UNIX — универсальная среда программирования - Брайан Керниган

Некоторые программы, которые "хотят" обнаружить сигналы, просто не могут быть остановлены в произвольный момент, например в середине обновления сложных составных данных. Решение состоит в том, что подпрограмма обработки прерывания должна установить флаг и вернуться к месту вызова exit или longjmp. Выполнение программы продолжится точно с того места, где оно было прервано, а флаг прерывания будет проверен позднее.

С этим подходом связана одна трудность. Предположим, что, когда посылается сигнал прерывания, программа читается с терминала. Описанная подпрограмма непременно вызывается; она устанавливает свой флаг и возвращается. Если бы, как отмечалось выше, было верно то, что выполнение возобновляется точно с того места, где оно прервалось, программа продолжала бы чтение с терминала до ввода пользователем другой строки. Однако здесь возникает недоразумение, поскольку пользователь может не знать, что программа читает, и предположительно предпочел бы, чтобы сигнал сразу оказал действие. Для разрешения проблемы система должна закончить read, но с сообщением об ошибке, указывающим, что произошло: errno присваивается EINTR, определенное в заголовке <errno.h>, чтобы обозначить прерванный системный вызов.

Так, программы, которые "ловят" сигналы и продолжают после этого свою работу, должны быть готовы к появлению ошибок, вызванных прерванными системными вызовами. (Следует остерегаться системных вызовов read — чтение с терминала, wait, pause). Такая программа при чтении стандартного входного потока могла бы использовать фрагмент, подобный следующему:

#include <errno.h>

extern int errno;

...

if (read(0, &c, 1) <= 0) /* EOF или прерывание */

 if (errno == EINTR) { /* EOF, вызванный прерыванием */

  errno = 0; /* устанавливается для следующего раза */

 } else { /* настоящий конец файла */

  ...

 }

Очень сложно постоянно следить за тем, как реакция на сигнал комбинируется с выполнением других программ. Предположим, программа ловит сигналы прерывания и располагает средствами (типа "!"в ed) для выполнения других программ. Тогда программа могла бы выглядеть так:

if (fork() == 0)

 execlp(...);

signal(SIGINT, SIG_IGN); /* родитель игнорирует прерывание */

wait(&status); /* пока потомок не завершился */

signal(SIGINT, onintr); /* восстанавливает прерывания */

Почему? Сигналы посылаются всем вашим процессам. Предположим, программа, которую вы вызвали, ловит свои собственные сигналы прерывания, как это делает редактор. Если вы прервете выполнение подпрограммы, она получит сигнал, вернется к своему главному циклу и, возможно, начнет читать с вашего терминала. Но вызывающая программа также перейдет от wait к подпрограмме и будет читать с терминала. Два процесса, читающие с вашего терминала, создадут трудную ситуацию, так как в результате системе придется гадать, к кому попадет та или иная строка входного потока. Решение состоит в том, чтобы родительская программа игнорировала прерывания, пока не завершился процесс-потомок. Это решение нашло свое отражение при обработке сигнала в system:

#include <signal.h>

system(s) /* run command line s */

 char *s;

{

 int status, pid, w, tty;

 int (*istat)(), (*qstat)();

 ...

 if ((pid = fork()) == 0) {

  ...

  execlp("sh", "sh", "-c", s, (char*)0);

  exit(127);

 }

 ...

 istat = signal(SIGINT, SIG_IGN);

 qstat = signal(SIGQUIT, SIG_IGN);

 while ((w = wait(&status)) != pid && w != -1);

 if (w == -1)

  status = -1;

 signal(SIGINT, istat);

 signal(SIGQUIT, qstat);

 return status;

}

Несколько слов по поводу описаний: функция signal, очевидно, имеет довольно странный второй аргумент. Фактически он представляет собой указатель на функцию, поставляющую целое значение, и в то же время это тип самой подпрограммы сигнала. Две величины, SIG_IGN и SIG_DFL, имеют правильный тип, но выбраны так, что не совпадают ни с одной из существующих функции. Для любознательных покажем, как они определены для PDP-11 и VAX: определения, видимо, достаточно "неуклюжи", чтобы стимулировать использование <signal.h>.

#define SIG_DFL (int(*)())0

#define SIG_IGM (int(*)())1

Системный вызов alarm(n) обеспечивает посылку сигнала SIGALRM вашему процессу через n секунд. Сигнал будильника может быть использован для того, чтобы удостовериться в возникновении каких-то событий за соответствующее время. Если что-нибудь произошло, сигнал будильника может быть выключен; в противном случае процесс может получить управление, перехватив этот сигнал.

Для иллюстрации приведем программу timeout, которая запускает другую команду; если команда не закончила свое выполнение за определенное время, она будет завершена по звонку будильника. Например, вспомните команду watchfor из гл. 5. Вместо того чтобы запускать ее без ограничения времени работы, установите ограничение в часах:

$ timeout -3600 watchfor dmg &

Программа timeout демонстрирует почти все возможности, которые мы обсуждали в последних двух разделах. Создан процесс-потомок, родительский процесс устанавливает будильник и затем ждет, пока потомок завершит работу. Если будильник "зазвенел" первым, потомок уничтожается. Делается попытка вернуть состояние потомка при выходе.

/* timeout: set time limit on a process */

#include <stdio.h>

#include <signal.h>

int pid; /* child process id */

char *progname;

main(argc, argv)

 int argc;

 char *argv[];

{

 int sec = 10, status, onalarm();

 progname = argv[0];

 if (argc > 1 && argv[1][0] == '-') {

  sec = atoi(&argv[1][1]);

  argc--;

  argv++;

 }

 if (argc < 2)

  error("Usage: %s [-10] command", progname);

 if ((pid=fork()) == 0) {

  execvp(argv[1], &argv[1]);

  error("couldn't start %s", argv[1]);

 }

 signal(SIGALRM, onalarm);

 alarm(sec);

 if (wait(&status) == -1 || (status & 0177) != 0)

  error("%s killed", argv[1]);

 exit((status >> 8) & 0377);

}

onalarm() /* kill child when alarm arrives */

{

 kill(pid, SIGKILL);

}

Можете ли вы представить, как реализована sleep? Подсказка: pause(2). При каких обстоятельствах (если это вообще возможно) sleep и alarm могли бы помешать друг другу?

Детального описания реализации системы UNIX не существует отчасти потому, что программа является собственностью фирмы. В статье К. Томпсона "UNIX implementation" (BSTJ, July, 1978) описываются основные идеи. Другие статьи, в которых обсуждаются связанные с UNIX темы, это "The UNIX system — a retrospective" (BSTJ, July, 1978) и "The evolution of the UNIX timesharing system" (Symposium on Language Design and Programming Methodology, Springer — Verlag, Lecture Notes in Computer Science #79, 1979). Обе статьи принадлежат Д. Ритчи.

Программа readslow была разработана П. Вейнбергером как недорогое средство, позволяющее следить за успехами шахматной машины "Белла" К. Томпсона и Дж. Кондона во время шахматных турниров. "Белла" записывала позиции своей игры в файл, а зрители просматривали файл с помощью readslow, не отнимая драгоценного времени у машины. (Новейшая версия "Беллы" лишь небольшую долю вычислений выполняет на основной машине, так что проблема снята.)

На создание spname нас вдохновил Т. Дафф. Статья А. Дархема, Д. Лэмба и Дж. Сакса "Spelling correction in user interfaces" (CACM, October, 1983) представляет иной способ коррекции написания в контексте программы почты.

Глава 8

Разработка программ

Первоначально системе UNIX предназначалась роль среды для разработки программ. В настоящей главе мы обсудим некоторые применяемые с этой целью программные средства на примере солидной программы — интерпретатора языка программирования, сравнимого по мощности с Бейсиком. Мы выбрали реализацию языка, потому что возникающие здесь проблемы характерны для больших программ. Более того, многие программы полезно рассматривать как языковые процессоры, преобразующие входной поток определенной структуры в последовательность действий и выходной поток, т. е. мы хотим продемонстрировать вам программные средства разработки языков.

В частности, вашему вниманию предлагаются следующие программы:

• yacc — генератор синтаксических анализаторов; программа, которая по описанию грамматики языка порождает анализатор;

• make — программа, определяющая процесс компиляции сложных программ и управляющая им;