標準入出力とエラー

システム・プログラムＩ

                                       電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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■復習

mainの引数
open(),close(),read(),write()
マニュアルの読み方
ファイル記述子
標準入出力

■ファイルの属性

■errno と perror()


----------------------------------------------------------------------
   1:	/*
   2:	        errno-perror.c -- errno, perror() のテスト
   3:	        /usr/local/LECTURES/syspro-1997-shinjo/env/errno-perror.c
   4:	        $Header: errno-perror.c,v 1.1 97/05/05 17:00:28 yas Exp $
   5:	        Start: 1997/05/05 16:42:22
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <errno.h>
   9:	
  10:	main()
  11:	{
  12:	        errno = 0 ;
  13:	        perror("0");
  14:	        errno = EACCES ;
  15:	        perror("EACCES");
  16:	}
----------------------------------------------------------------------

実行例。

----------------------------------------------------------------------
% cat Makefile 
CFLAGS=-g
% rm errno-perror 
% make errno-perror 
        cc -g errno-perror.c  -o errno-perror
% ./errno-perror 
0: エラー 0
EACCES: パーミッションがありません。
% 
----------------------------------------------------------------------

■文字単位のフィルタ

----------------------------------------------------------------------
   1:	/*
   2:	        filter-char.c -- 文字単位の簡単なフィルタ
   3:	        /usr/local/LECTURES/syspro-1997-shinjo/file/filter-char.c
   4:	        $Header: filter-char.c,v 1.3 97/05/05 18:19:54 yas Exp $
   5:	        Start: 1997/04/21 18:23:13
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <stdio.h>      /* stdin, stdout, fopen(), fclose(), getc(), */
   9:	#include <ctype.h>      /* toupper() */
  10:	
  11:	main( argc,argv )
  12:	    int argc ;
  13:	    char *argv[] ;
  14:	{
  15:	    int i ;
  16:	    FILE *fp ;
  17:	        if( argc == 1 )
  18:	            filter_char_upper( stdin, stdout );
  19:	        else
  20:	        {
  21:	            for( i=1 ; i< argc ; i++ )
  22:	            {
  23:	                if( (fp = fopen( argv[i],"r" )) == NULL )
  24:	                {
  25:	                    perror( argv[i] );
  26:	                    exit( -1 );
  27:	                }
  28:	                filter_char_upper( fp, stdout );
  29:	                fclose( fp );
  30:	            }
  31:	        }
  32:	}
  33:	
  34:	filter_char_upper( in, out )
  35:	    FILE *in, *out ;
  36:	{
  37:	    int c ;     /* int型。char は、不可 */
  38:	        while( (c=getc(in)) != EOF )
  39:	        {
  40:	            putc( toupper(c),out );
  41:	        }
  42:	}

----------------------------------------------------------------------

fopen()は、ファイルを開くライブラリ関数である。"r" は、読み込み専用でファイルを開くことを意味している。fopen()は、結果として FILE 構造体へのポインタを返す。これは、stdio.h で宣言されている配列 _iob[] の要素へのポインタである。これは、次のようなライブラリ関数で使われる。

    fgetc()           fputs()           getc()         getw()
    fgets()           fread()           ungetc()
    fprintf()         fscanf()
    fputc()           fwrite()          putc()         putc()
    fflush()          fseek()           ftell()
    frewind()         fclose()          fdopen()       freopen()
    ferrror()         feof()            clearerr()     fileno()

このような、struct FILE を使うライブラリ関数群は、次のような名前で呼ばれる。

高水準入出力ライブラリ。システム・コールが低水準として。fprintf() など。
ストリーム入出力。stream とは、もともと流れの意味。磁気テープのことをストリーマと言うこともある。マニュアルには、File *型の変数を stream と書いている。（fseek(), frewind() など例外あり。）
バッファ付き入出力。後述。
stdio。をincludeする。Ｃ言語の標準の一部（ＯＳから独立している、UNIXでなくても使える）。（注意：UNIXのシェルの働きによる標準入出力と紛らわしい。）

putc() は、第１引数で指定された文字を第２引数で与えられたストリームへ出力する。

fclose() は、ファイルを閉じるライブラリ関数である。

実行例

----------------------------------------------------------------------
% ./filter-char 
abc
ABC
asdfjkl;
ASDFJKL;
^D
% 
----------------------------------------------------------------------

■バッファと FILE 構造体

----------------------------------------------------------------------
   1:	/*
   2:	        filestruct-print.c -- _filestruct[] の内容を表示する
   3:	        /usr/local/LECTURES/syspro-1997-shinjo/file/filestruct-print.c
   4:	        $Header: filestruct-print.c,v 1.2 97/05/05 18:58:37 yas Exp $
   5:	        Start: 1997/05/05 18:31:55
   6:	*/
   7:	
   8:	#include <stdio.h>
   9:	
  10:	main()
  11:	{
  12:	    FILE *fp ;
  13:	
  14:	        printf("stdin  == 0x%x == &_iob[%d]\n",stdin, stdin-&_iob[0] );
  15:	        printf("stdout == 0x%x == &_iob[%d]\n",stdout, stdout-&_iob[0] );
  16:	        printf("stderr == 0x%x == &_iob[%d]\n",stderr, stderr-&_iob[0] );
  17:	
  18:	        fp = fopen("filestruct-print.c","r");
  19:	        printf("fp     == 0x%x == &_iob[%d]\n",fp, fp-&_iob[0] );
  20:	
  21:	        printf("fopen()\n");
  22:	        filestruct_print( fp );
  23:	        getc( fp );
  24:	        printf("getc()\n");
  25:	        filestruct_print( fp );
  26:	        getc( fp );
  27:	        printf("getc()\n");
  28:	        filestruct_print( fp );
  29:	        fclose( fp );
  30:	        printf("fclose()\n");
  31:	        filestruct_print( fp );
  32:	}
  33:	
  34:	#if     0
  35:	typedef struct {
  36:	    int          __cnt;
  37:	    unsigned char       *__ptr;
  38:	    unsigned char       *__base;
  39:	    unsigned short       __flag;
  40:	    unsigned char        __fileL;               /* low byte of file desc */
  41:	    unsigned char        __fileH;               /* high byte of file desc */
  42:	} FILE;
  43:	#endif  0
  44:	
  45:	filestruct_print( fp )
  46:	    FILE *fp ;
  47:	{
  48:	        printf("cnt:%d, ptr:0x%x, base:0x%x, flag:0%x, fileL:%d, fileH:%d\n",
  49:	               fp->__cnt, fp->__ptr, fp->__base, fp->__flag,
  50:	               fp->__fileL,fp->__fileH);
  51:	}
----------------------------------------------------------------------
#    define getc(__p)     (--(__p)->__cnt >= 0 ? (int) *(__p)->__ptr++ : \
                        __filbuf(__p))
----------------------------------------------------------------------

cnt: バッファに入っている文字数
ptr: バッファの先頭番地(次に読む文字)
base: バッファ用に確保されているメモリ領域の先頭番地
fileL: UNIXのファイル記述子

実行結果


----------------------------------------------------------------------
% make filestruct-print 
        cc -g filestruct-print.c  -o filestruct-print
% ./filestruct-print  
stdin  == 0x40001008 == &_iob[0]
stdout == 0x40001018 == &_iob[1]
stderr == 0x40001028 == &_iob[2]
fp     == 0x40001038 == &_iob[3]
fopen()
cnt:0, ptr:0x0, base:0x0, flag:01, fileL:3, fileH:0
getc()
cnt:1253, ptr:0x400035e1, base:0x400035e0, flag:09, fileL:3, fileH:0
getc()
cnt:1252, ptr:0x400035e2, base:0x400035e0, flag:09, fileL:3, fileH:0
fclose()
cnt:0, ptr:0x0, base:0x0, flag:00, fileL:3, fileH:0
% 
----------------------------------------------------------------------

■テキスト・ファイルとバイナリ・ファイル

UNIXでは、ファイルは、バイト列である。ファイルの内容として文字だけのものを、テキスト・ファイルという。テキスト・ファイル以外のものは、バイナリ・ファイルという。

UNIXのテキスト・ファイルでは、行末に \n が入っている。このようなテキスト・ファイルは、テキスト・エディタ(emacs,mule,vi)で作られる。grep, sed, awk, sort などのフィルタで処理することができる。

テキスト・ファイルの入出力には、fgets(), fputs(), fprintf() などを使うとよい。(gets(), fscanf(), scanf() は、セキュリティ・ホールになりやすいので、なるべく使わない。)

■構造体の入出力

fread(), fwrite() を使う。

ポータビリティ（別のＯＳやＣＰＵのコンピュータでも使う）を考える時には、文字コード、バイトオーダー、浮動小数点の形式、構造体の穴に注意する。 XDR ライブラリを使えば、ポータビリティが高くなる。(XDR については、３学期の「分散システム」で。)

----------------------------------------------------------------------
   1:	
   2:	/*
   3:	        utmp/print.c -- /etc/utmp ファイルの内容を表示するプログラム
   4:	        /usr/local/LECTURES/syspro-1997-shinjo/file/utmp-print.c
   5:	        $Header: utmp-print.c,v 1.2 97/05/05 21:38:41 yas Exp $
   6:	        Start: 1995/03/06 09:01:09
   7:	*/
   8:	
   9:	#include <stdio.h>      /* FILE, NULL, stderr */
  10:	#include <sys/types.h>  /* struct utmp */
  11:	#include <utmp.h>       /* struct utmp */
  12:	
  13:	#if     0
  14:	struct  utmp {
  15:	    char    ut_user[8];             /* User login name */
  16:	    char    ut_id[4];               /* /etc/inittab id (usually line #) */
  17:	    char    ut_line[12];            /* device name (console, lnxx) */
  18:	    pid_t   ut_pid;                 /* process id */
  19:	    short   ut_type;                /* type of entry */
  20:	    struct  exit_status {
  21:	        short   e_termination;      /* Process termination status */
  22:	        short   e_exit;             /* Process exit status */
  23:	        } ut_exit;                  /* The exit status of a process */
  24:	                                    /* marked as DEAD_PROCESS. */
  25:	    unsigned short  ut_reserved1;   /* Reserved for future use */
  26:	    time_t  ut_time;                /* time entry was made */
  27:	    char    ut_host[16];            /* host name, if remote */
  28:	    unsigned long   ut_addr;        /* Internet addr of host, if remote */
  29:	};
  30:	#endif  0
  31:	
  32:	main()
  33:	{
  34:	        utmp_print_file();
  35:	}
  36:	
  37:	utmp_print_file()
  38:	{
  39:	    struct utmp entry;
  40:	    FILE        *fp ;
  41:	        fp = fopen(  UTMP_FILE, "r" );
  42:	        if( fp == NULL )
  43:	        {
  44:	            perror( UTMP_FILE );
  45:	            exit( -1 );
  46:	        }
  47:	        while( fread(&entry, sizeof(entry),1,fp ) == 1 )
  48:	        {
  49:	            utmp_print( &entry );
  50:	        }
  51:	        fclose( fp );
  52:	}
  53:	
  54:	utmp_print( u )
  55:	    register struct utmp *u ;
  56:	{
  57:	        print_char_array( u->ut_user, sizeof(u->ut_user) );
  58:	        print_char_array( u->ut_id, sizeof(u->ut_id) );
  59:	        print_char_array( u->ut_line, sizeof(u->ut_line) );
  60:	        printf("%d ", u->ut_type );
  61:	        printf("%6d ", u->ut_pid );
  62:	        print_char_array( u->ut_host, sizeof(u->ut_host) );
  63:	        printf("%s",ctime(&u->ut_time) );
  64:	}
  65:	
  66:	print_char_array( a,len )
  67:	    char a[];
  68:	    int len ;
  69:	{
  70:	    int i ;
  71:	        for( i=0 ; i<len && a[i] ; i++ )
  72:	            putchar( a[i] );
  73:	        for( ; i<len ; i++ )
  74:	            putchar(' ');
  75:	        putchar(' ');
  76:	}
  77:	
  78:	/* ------------------------ utmp-print.c ------------------------ */
  79:	static char rcsid[] =
  80:	"$Header: utmp-print.c,v 1.2 97/05/05 21:38:41 yas Exp $" ;

----------------------------------------------------------------------

実行結果


----------------------------------------------------------------------
% ./utmp-print  
              system boot  2      0                  Thu Apr  3 15:53:29 1997
              run-level 3  1      0                  Thu Apr  3 15:53:29 1997
bcheckrc brc1              8     12                  Thu Apr  3 15:53:31 1997
recovers slib              8     22                  Thu Apr  3 15:53:31 1997
brc      brc2              8     23                  Thu Apr  3 15:53:32 1997
sh       link              8     31                  Thu Apr  3 15:53:32 1997
rc       rc                8     34                  Thu Apr  3 15:54:44 1997
LOGIN    vue  console      6   9208                  Sat May  3 00:03:53 1997
yas      sb   pty/ttysb    7  29433 top              Mon May  5 16:20:57 1997
...
i??????  s0   pty/ttys0    8    910                  Thu Apr  3 18:51:23 1997
i??????  s1   pty/ttys1    8   1134                  Thu Apr  3 19:35:51 1997
i??????  sa   pty/ttysa    8   6886 canna15          Sat May  3 00:03:43 1997
i??????  p2   pty/ttyp2    8  19806                  Wed Apr 30 11:41:47 1997
yas      s2   pty/ttys2    8  29156                  Mon May  5 17:53:31 1997
...
e??????  s7   pty/ttys7    8   9379 canna15          Thu Apr 24 16:13:00 1997
% who 
yas        pty/ttysb    May  5 16:20
% 
----------------------------------------------------------------------

★[report] report-4,フィルタのプログラム

stdioライブラリ関数を持ちいて、次のようなフィルタを作りなさい。

文字単位のフィルタ
- rot13 暗号プログラム。アルファベット(大文字・小文字それぞれ)につて、次のように１３個ずらす。
```
入力: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
出力: NOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLM nopqrstuvwxyzabcdefghijklm
```
  それ以外のものは、そのまま出力する。この暗号法を rot13 (rotation)という。これは、まったく同じルーチンで暗号化と復号化ができる。ネットワーク・ニュースなでど、ネタばらしの投稿に使われる。
- rot-N 暗号プログラム。13 ではなく、n 個ずらす。
- rot47 プログラム。JIS漢字コードの16ビットを、上下8ビットずつにわけ、それぞれを部分を47個ずらす。JIS漢字コードは、8ビットずつに分けた時に、0x21から0x7E の間にある。
- trプログラムのようなもの。
- 文字単位で Exclusive OR を使う暗号化プログラム。
- その他。
行単位のフィルタ。
- fgrep のようなもの。パタンを受け取り、マッチした行だけ標準出力へ流す。
- 行番号を付けるプログラム。nl のようなもの。(BSD では、cat -n。)
- その他。

文字単位のフィルタでは、getc(), fgetc(), getchar() と putc(), fputc(), putchar() などを使うとよい。行単位のフィルタでは、 fgets(), fputs(), fprintf() などを使うとよい。 (gets(), fscanf(), scanf() は、セキュリティ・ホールになりやすいので、なるべく使わない。)

★練習問題,whoプログラム

UNIXの who コマンドと似た動きをするプログラムを作りなさい。

↑[もどる] ←[4月22日] ・[5月06日] →[5月13日]

Last updated: 1997/05/05 22:43:39

Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>