UNIX — универсальная среда программирования - Брайан Керниган

Книга построена следующим образом. В гл. 1 излагаются основные возможности UNIX (вход в систему, почта, система файлов), рассматриваются наиболее употребительные команды и даются начальные сведения об интерпретаторе команд. Опытные пользователи могут опустить эту главу.

В гл. 2 обсуждается файловая система UNIX. Файловая система является центральным звеном в обеспечении успешной работы, и ее нужно хорошо понимать. Здесь описываются файлы и каталоги, права доступа и режимы файлов, а также индексные дескрипторы. Приводятся краткое описание иерархии файловой системы и пояснения относительно файлов устройств.

Интерпретатору команд (shell), этому основополагающему средству не только для выполнения программ, но и для их написания, посвящена гл. 3. Вы узнаете, как использовать shell для своих целей (новые команды, аргументы команд, переменные shell, простые структуры управления и переключение ввода-вывода).

Глава 4 познакомит вас с фильтрами, т.е. программами, которые производят какие-то простые преобразования данных по мере их получения. В первой части главы рассматривается команда контекстного поиска grep и родственные ей команды. Затем обсуждаются более общие фильтры, такие, как sort. В заключение описываются две программы преобразования данных общего назначения sed и awk. Потоковый редактор sed редактирует поток данных по мере их получения, awk — язык программирования для простых операций поиска информации и задач генерации отчетов. Эти программы, иногда в сочетании с интерпретатором shell, позволяют в ряде ситуаций обойтись без традиционных языков программирования.

В гл. 5 обсуждается, как с помощью языка shell можно создавать программы, которые будут использоваться другими людьми. Тема включает более развитые структуры управления и переменные, перехват и обработку прерываний. Приводятся примеры с привлечением программ sed и awk, а также интерпретатора shell.

О том, как написать новые программы, используя стандартную библиотеку ввода-вывода, рассказывается в гл. 6. Программы написаны на языке Си, который предполагается известным, или по крайней мере должен быть изучен параллельно. Мы пытаемся показать разумную стратегию проектирования и организации новых программ: как создавать их путем осмысленных приближений и как применять уже существующие средства.

Далее (гл. 7) мы переходим к системным обращениям, являющимся фундаментом для всех остальных слоев программного обеспечения. Здесь обсуждаются вопросы ввода-вывода, создания файла, обработки ошибки, описываются каталоги, индексные дескрипторы, процессы и сигналы.

В гл. 8 рассматриваются развитые программные средства: программа yacc, создающая программы грамматического разбора; make, управляющая процессом трансляции больших программ; lex, создающая лексические анализаторы. Изложение строится на примере создания большой программы — программного калькулятора в стиле языка Си.

В гл. 9 вашему вниманию предлагаются средства подготовки документации, которые сопровождаются описаниями на уровне пользователя и страницей руководства по калькулятору из гл. 8. Данную главу можно читать независимо от остальных глав.

В конце книги приводятся приложения. В приложении 1 суммируются возможности стандартного редактора ed. Хотя многие читатели предпочтут для повседневного пользования иной редактор, ed представляется общедоступным, действенным и эффективным средством. Регулярные выражения редактора являются ключевым понятием других программ, таких, как grep и sed, и даже только по этой причине его стоит изучить. Приложение 2 содержит справочное руководство по языку калькулятора из гл. 8, а приложение 3 — распечатку окончательной версии программы калькулятора, где для удобства чтения собраны воедино все программные фрагменты.

Некоторые практические вопросы. Во-первых, система UNIX стала очень популярной, и несколько ее версий нашли широкое применение. Например, седьмая версия происходит от первоначальной системы UNIX вычислительного и научно-исследовательского центра фирмы BELL. System III и System V — версии, официально поддерживаемые фирмой. Университет в Беркли (штат Калифорния) распространяет системы UCB 4.xBSD, производные от шестой версии. Помимо названных существуют многочисленные версии, особенно на малых машинах, которые созданы на базе седьмой версии. Мы пытались справиться с этим многообразием, стараясь максимально придерживаться каких-то общих концепций, одинаковых для всех систем. Для большей точности мы выбрали представление, базирующееся на седьмой версии, поскольку она является основой почти всех широко используемых систем UNIX. Программы прогонялись на System V фирмы BELL и на 4.1BSD из Беркли, причем потребовались лишь тривиальные изменения в нескольких примерах. Независимо от вашей версии системы найденные вами различия будут минимальны.

Далее, несмотря на обширность материала книги, есть вопросы, которых мы не касались. Основным источником информации для вас является справочное руководство по системе UNIX. Вы можете обращаться к нему, чтобы разрешить свои сомнения или определить, насколько ваша система отличается от нашей.

Наконец, мы убеждены в том, что лучший способ изучения чего-либо — это эксперимент. Книгу следует читать за терминалом, находя подтверждение либо опровергая прочитанное, исследуя ограничения и варианты. Читайте, проверяйте и снова читайте. Система UNIX — хотя и не идеальный, но удивительный программный мир, и мы надеемся, что вы откроете его для себя.

Всем, кто так или иначе помогал нам в процессе работы над книгой, мы выражаем искреннюю признательность.

Глава 1

UNIX для начинающих

Что такое UNIX? В узком смысле слова это ядро операционной системы разделения времени, т.е. программа, которая распоряжается ресурсами вычислительной машины и предоставляет их пользователям. Она дает пользователям возможность запускать свои программы, управляет периферийными устройствами машины (дисками, терминалами, печатающими устройствами и т.п.) и обеспечивает работу файловой системы, предназначенной для длительного хранения информации, в частности программ, данных или документов.

В более широком смысле под UNIX часто понимают не только ядро, но и такие важные компоненты, как компиляторы, редакторы, программы копирования и печати файлов. Сюда даже относят языки управления заданиями (командные языки). UNIX может также включать созданные вами или другими пользователями программы, работающие в вашей системе и предназначенные для подготовки документации, статистического анализа, или, скажем, "графические" средства. Значение слова "UNIX" в каждом конкретном случае зависит от того, на каком уровне вы рассматриваете систему. В дальнейшем изложении смысл этого термина вам будет ясен из контекста.

Иногда система UNIX кажется более сложной, чем она есть на самом деле. Новичку нелегко понять, как наилучшим образом воспользоваться доступными средствами. Но, к счастью, начинать работать в системе не так уж и трудно, а познакомившись с несколькими программами, вы получите достаточное стартовое ускорение. Цель настоящей главы помочь вам по возможности скорее освоить систему. Это не справочное руководство, а лишь краткий обзор приводимого в книге материала, причем многие вопросы будут рассмотрены более детально в последующих главах. Мы обсудим здесь следующие темы:

• основные понятия: вход и выход из системы, простые команды, исправление ошибок при вводе с терминала, связь между терминалами;

• повседневная работа: файлы и файловая система, печать файлов, каталоги, часто используемые команды;

• интерпретатор команд shell: сокращенная форма имен файлов, переключение ввода-вывода, программные каналы, установка символов удаления и стирания, задание вашего собственного пути поиска команд.

Если вы ранее работали в системе UNIX и большая часть материала главы покажется вам знакомой, то можете перейти сразу к гл. II. Но, даже прочитав эту главу, вы будете вынуждены обращаться к справочному руководству по системе, поскольку данная книги не заменяет его, а лишь дает рекомендации по применению описанных в нем команд. Более того, вы можете обнаружить расхождение в тексте книги и описании вашей системы. В начале справочного руководства приводится предметный указатель (индекс), который поможет вам ориентироваться в программах. Научитесь им пользоваться.

В заключение хотелось бы дать вам совет: не бойтесь экспериментировать. Если вы новичок, то существует очень мало ситуаций, в которых вы можете повредить себе или другим пользователям, так что изучайте свою систему методом "проб и ошибок". Первая глава довольно большая, и лучший способ ознакомиться с ней читать за один прием всего несколько страниц, постоянно экспериментируя.