Храмцов П.Б. Открытые системы

Подождите немного. Документ загружается.

Командный интерпретатор shell ассоциирует с каждым открытым

файлом так называемый дескриптор. Дескрипторы нумеруются

десятичными целыми числами, начиная с нуля. Верхняя граница зависит

от реализации, но, согласно стандарту POSIX, должны поддерживаться

по крайней мере десять одновременно открытых файлов (с номерами

дескрипторов от 0 до 9 включительно).

Дескрипторы с номерами 0, 1 и 2 имеют специальный смысл. Они

соответствуют стандартному вводу, стандартному выводу и

стандартному протоколу.

Перед выполнением команды ее ввод и вывод могут быть

перенаправлены, для чего используется специальная нотация, которую

интерпретирует shell. Описанные ниже конструкции располагаются в

любом месте простой команды, предшествуют команде или завершают

ее и не передаются в качестве аргументов команды; если они завершают

определение функции, то воздействуют на все команды тела, не

производящие собственных перенаправлений.

Перенаправление ввода:

<слово

Использовать файл слово для стандартного ввода (дескриптор

файла 0).

Перенаправление вывода с перезаписью:

>слово

>|слово

Использовать файл слово для стандартного вывода (дескриптор

файла 1). Имеющийся файл опустошается, а если файла нет, он

создается. (При использовании первой разновидности перенаправления

вывода в некоторых случаях попытка перезаписи существующего файла

является ошибкой; см. далее описание опции -C команды set.)

Перенаправление вывода с дозаписью:

>>слово

Использовать файл слово для стандартного вывода. Если файл

существует, то выводимая информация добавляется в конец (сначала

производится поиск конца файла); в противном случае файл создается.

Если любой из этих конструкций предшествует цифра, она определяет

дескриптор (вместо подразумеваемых дескрипторов 0 или 1), который

будет ассоциирован с файлом, указанным в конструкции. Например,

строка

... 2>protocol

перенаправляет стандартный протокол (дескриптор 2) в файл по

имени protocol.

Ввод и вывод могут перенаправляться не только в файл с

заданным именем, но и в открытый файл с заданным дескриптором. Для

этого в описанных выше конструкциях в качестве слова следует

употребить связку &номер_дескриптора:

<&номер_дескриптора

>&номер_дескриптора

Например, чтобы перенаправить стандартный протокол туда же,

куда назначен стандартный вывод, употребить конструкцию

... 2>&1

Если в качестве номера_дескриптора указан минус ('-'),

соответствующий файл (стандартный ввод, вывод или явно заданный

своим дескриптором файл) закрывается.

Shell позволяет открыть файл одновременно на чтение и запись

при помощи конструкции

<>слово

Ей, как всегда, может предшествовать номер дескриптора для

открываемого файла. По умолчанию используется 0, то есть

стандартный ввод.

Приведем два примера. Пусть нужно измерить время выполнения

некоторой команды, направив ее результаты в файл cmd.res, а данные о

времени - в файл cmd.time. К цели ведет строка, приведенная в листинге

2.24:

time команда >cmd.res 2>cmd.time

Листинг 2.24. Пример перенаправления стандартного вывода

и стандартного протокола.

Второй пример. Рассмотрим цикл, описанный в листинге 2.25:

i=0

while [ $i -lt 40 ]

> lost+found/g$i

i=$(($i+1))

done

rm lost+found/*

Листинг 2.25. Пример перенаправления стандартного вывода

пустой команды.

С его помощью создается 40 файлов в каталоге lost+found,

которые затем удаляются. Отметим, что перенаправляется стандартный

вывод пустой команды, а в результате создается пустой файл.

(Поясним смысл приведенного фрагмента. При проверке и

коррекции файловой системы утилитой fsck в каталог /lost+found

помещаются непустые файлы, на которые нет ссылок. Сложность в том,

что пока утилита fsck работает, ни один файл не должен расширяться, т.

е. в каталоге /lost+found должны быть заранее заготовленные пустые

места.)

Shell дает возможность размещать исходные данные в виде

вставки в интерпретируемый командный файл, для чего употребляются

многострочные конструкции:

<<слово

вставка

слово

<<-слово

вставка

слово

Их можно считать разновидностями перенаправления ввода. На

вход команды подается вставка, представляющая собой череду строк

вплоть до слова, указанного при перенаправлении. Второй вариант

отличается тем, что из строк вставки удаляются начальные символы

табуляции.

В качестве примера использования вставок приведем файл ОС

Linux /etc/tripwire/twinstall.sh, который содержит следующие фрагменты

(см. листинг 2.26 и листинг 2.27):

cat << END_OF_TEXT

A clear-text version of the Tripwire

configuration file

$TXT_CFG

has been preserved for your inspection.

It is recommended that you delete this

file manually after you have examined it.

END_OF_TEXT

Листинг 2.26. Пример использования вставки.

cat <<eof1; cat <<eof2

Вставка 1

eof1

Вставка 2

eof2

Листинг 2.27. Пример использования двух последовательных

вставок.

В результате выполнения второго фрагмента будут выданы две

строки:

Вставка 1

Вставка 2

Экранирование

Под экранированием имеется в виду защита символов от

интерпретации со стороны языка shell. Следующие символы shell

трактует по-особому; не будучи экранированными, они завершают

предшествующее им слово:

| & ; < > ( ) $ ` \ " '

пробел перевод_строки

Не являясь разделителями слов, особую роль играют для shell и

символы

* ? [ ] # ~ = %

Каждый из перечисленных выше символов может быть

экранирован, т. е. представлять самого себя, если перед ним стоит \ либо

он расположен между одиночными или двойными кавычками ('' или "").

Экранирование с помощью двойных кавычек имеет некоторые

особенности. Во-первых, оно не отменяет особой трактовки символов $

и `. Иными словами, внутри двойных кавычек обычным образом

выполняется подстановка значений переменных, результатов

выполнения команд и результатов вычисления арифметических

выражений, только результат подстановки расценивается как одно

слово. Во-вторых, особая трактовка символа \ отменяется внутри

двойных кавычек лишь частично: символ \ сохраняет экранирующую

роль, если после него следуют:

$ ` " \ перевод_строки

Приведем несколько примеров использования двойных кавычек

для экранирования. В первом команда

echo "$(echo *)"

выдаст список файлов текущего каталога, а во втором результатом

выполнения строки

echo "$(echo "*")"

станет звездочка. Если же аргумент "$(echo *)" предложить

усовершенствованной процедуре three_args, то число фактических

аргументов окажется равным единице, а список файлов текущего

каталога станет значением первого аргумента.

Рассмотрим третий пример. Пусть нужно выдать информацию о

всех файлах текущего каталога, которые модифицировались последний

раз 3 октября. Конвейер

ls -al | grep "Oct 3"

сделает то, что нужно (служебная программа grep выполняет

сопоставление заданного шаблона со строками заданных файлов или

стандартного ввода). Кавычки использованы для экранирования двух

пробелов в разыскиваемой цепочке символов. Без экранирования

пробелы превращаются в разделители аргументов, и команда grep

попыталась бы найти текст Oct в файле с цифровым именем 3.

Еще один пример. Запись

$(($i\*5))

синтаксически неверна, поскольку в арифметических выражениях

shell рассматривает звездочку как операцию умножения, а не как

элемент шаблона имен файлов; соответственно, она не нуждается в

экранировании, и символ \ становится лишним, нарушая синтаксис

выражения. Таким образом, лишнее экранирование может быть

вредным.

Встроенные команды

Мы уже отмечали, что подавляющее большинство команд

разыскивается в списке поиска и выполняется языком shell в рамках

порожденных процессов. Однако для некоторых команд - либо по

соображениям эффективности, либо потому, что требуемую

функциональность трудно достичь в рамках отдельного процесса -

целесообразно сделать исключение и реализовать их как встроенные, их

выполняет сам shell. Очевидным примером встроенной команды служит

export - пометить переменную как глобальную, входящую в окружение

процесса проще внутренними методами.

Встроенные команды подразделяются на обычные и специальные.

С точки зрения приложений первые ничем (кроме, быть может,

эффективности обработки) не отличаются от невстроенных утилит. В

частности, они могут фигурировать в качестве программы процесса.

Специальные встроенные команды этим свойством обладать не обязаны.

Кроме того, у них есть еще два отличия:

• синтаксическая ошибка в специальной встроенной команде

способна привести к аварийному завершению shell;

• присваивание переменным, заданное посредством

специальной встроенной команды, остается в силе и после ее

завершения.

Перечислим некоторые из специальных встроенных команд.

. файл

Shell читает и выполняет команды из файла, затем возобновляется

чтение со стандартного ввода; при поиске файла используется значение

переменной PATH. Иными словами, специальная команда . позволяет

выполнить любую команду в рамках текущего процесса.

eval [аргумент ...]

Выполнить команду, заданную аргументами eval.

exec [аргумент ...]

Сменить программу процесса: в рамках текущего процесса

команда, заданная аргументами exec, заменяет shell. В качестве

аргументов могут указываться спецификации ввода/вывода, и, если нет

никаких других аргументов, будет лишь перенаправлен ввод/вывод

текущего процесса shell.

exit [код_завершения]

Завершить выполнение shell с указанным кодом. При отсутствии

аргумента код завершения определяется последней выполненной

командой. Чтение символа конца файла также приводит к завершению

shell.

shift [n]

Формальные аргументы, начиная с (n+1)-го, переименовываются в

$1 и т.д. По умолчанию n=1.

К числу обычных встроенных команд относятся:

cd [каталог]

Сделать текущим заданный каталог. Если каталог не указан,

используется значение переменной окружения HOME.

pwd

Выводит имя текущего каталога.

read [переменная ...]

Со стандартного ввода читается одна строка и делится на поля;

первое поле присваивается первой переменной, второе - второй и т.д.,

причем последовательность всех оставшихся полей присваивается

последней переменной. Исходная строка имеет продолжение, если в

конце ее стоит последовательность \перевод_строки. Символы,

отличные от перевода строки, также могут быть экранированы с

помощью \, который удаляется перед присваиванием полей.

Возвращается нулевой код завершения, если только не встретился конец

файла.

Некоторые пояснения. С помощью команды exec осуществляется

смена программы текущего процесса. Например, если пользователь

привык работать в командном интерпретаторе bash, он может перейти

туда по команде

exec bash

При этом обычный shell бесследно исчезнет.

Аргументы специальной встроенной команды eval

обрабатываются дважды: когда исходную строку интерпретирует shell и

когда работает сама eval. Так, после выполнения строк

a=1

b=a

eval c='$'$b

echo $c

на стандартный вывод будет выдана единица, поскольку

аргументом eval будет оператор присваивания c=$a.

Если файл data содержит строку

1 2 3 4 5

то после выполнения специальной встроенной команды read

read a b c

echo $c $b $a

на стандартный вывод будет выдан следующий результат:

3 4 5 2 1

Текст "3 4 5" (остаток строки) стал значением переменной c.

Команду shift используют при последовательной обработке

аргументов shell-процедур. Например, если требуется выдать аргументы,

которые являются именами существующих обычных файлов,

употребляют цикл вида (см. листинг 2.28):

while [ "$1" ]

[ -f $1 ] && echo $1

shift

done

Листинг 2.28. Пример использования специальной встроенной

команды shift.

Важную роль играет еще одна специальная встроенная команда -

set. Она используется для изменения режима работы shell и для

присваивания новых значений формальным аргументам. Сразу же

отметим, что наивное присваивание

цифра=слово

shell трактует как запуск программы с именем цифра=слово, т. е.

оно не позволяет изменить значение формального аргумента.

Команда set записывается в виде

set [опция ...] [аргумент ...]

Из ее опций упомянем следующие:

-a

Экспортировать в окружение все переменные, которым

производится присваивание.

-C

Защищать существующие файлы от перезаписи при

перенаправлении вывода посредством конструкции ">" (см. выше раздел

"Перенаправление ввода/вывода").

Выдать на стандартный вывод текущие опции языка shell в виде

команд, которые устанавливают те же значения и которые можно подать

ему на вход.

-x

Устанавливает режим трассировки после выполнения всех

подстановок в командных строках, но до выполнения они будут

выдаваться в стандартный протокол. Опция +x выключает трассировку.

Стандарт не специфицирует, будет ли трассироваться команда set +x.

Если в команде set заданы аргументы, они станут новыми

значениями $1, $2 и т.д. Типичный пример использования команды set

содержится в одном из файлов ОС Linux (/etc/rc.d/rc) выполняемых при

загрузке системы (см. листинг 2.29):

argv1="$1"

set `/sbin/runlevel`

runlevel=$2

previous=$1

Листинг 2.29. Пример использования специальной встроенной

команды set. (административная утилита runlevel выдает

предыдущий и текущий уровни выполнения системы).

Возможностью, не обязательной с точки зрения стандарта POSIX-

2001 (отнесенной к расширению "Мобильность пользователей", UP), но

весьма полезной на практике, является механизм синонимов для имен

простых команд. Синонимы задаются с помощью обычной встроенной

команды alias:

alias [имя[=синоним] ...]

Когда shell выделяет в командной строке слово, расположенное

вместо имени простой команды, он проверяет, не является ли оно

именем синонима, и при положительном ответе заменяет его значением,

заданным командой alias и представляющим собой цепочку символов.

Например, если хочется, чтобы команда ls по умолчанию выдавала

информацию о файлах, имена которых начинаются с точки, можно

воспользоваться спецификацией для определения синонима:

alias ls="ls -a"

Если подставленный синоним оканчивается пробелом, то

анализируется следующее слово командной строки; если и оно

оказывается именем синонима, подстановки продолжаются. Например,

если синоним для ls задать в виде строки с завершающим пробелом

alias ls="ls -a "

и дополнительно ввести еще одно определение синонима

alias l="-Rl"

то команда, использующая синоним с завершающим пробелом,

ls l

будет раскрыта в строку

ls -a -Rl

и выдаст в длинном формате информацию о всех файлах текущего

каталога и его подкаталогов.

Команда alias без аргументов выдает список имеющихся

синонимов.

Вызов командного интерпретатора shell

Вызов командного интерпретатора shell осуществляется командой

sh [опция...] [командный_файл [аргумент ...]]

или

sh -c [опция...] командная_цепочка

[имя_команды [аргумент ...]]

или

sh -s [опция...] [аргумент ...]

В первом случае интерпретируется заданный командный файл

(или содержимое стандартного ввода, если файл не указан), во втором -

цепочка символов, в третьем команды читаются со стандартного ввода.

Большинство опций команд sh и set (см. выше) совпадают. Им

может предшествовать не только знак минус, но и плюс, что означает

инвертирование их смысла. Из специфических опций команды sh

выделим -i, предписывающую считать shell интерактивным. Shell будет

интерактивным и тогда, когда команды читаются со стандартного ввода,

направленного, как и стандартный протокол, на терминал.

Заданные в командной строке аргументы становятся значениями

фактических аргументов $1, $2 и т.д. Если при наличии опции -c задано

имя_команды, то в результате интерпретации командной цепочки оно

становится значением $0.

Пример. Команда

sh -c 'echo $0 $1 $2' a b c

выдаст на стандартный вывод

a b c

Читателю предлагается самостоятельно определить, что выдаст на

стандартный вывод похожая команда

sh -c "echo $0 $1 $2" a b c

(вместо одиночных кавычек для экранирования пробелов

использованы двойные), и объяснить полученный результат.

Командный интерпретатор можно вызвать и из программы на

языке C, воспользовавшись функциями system() или popen() (см. листинг

2.30):

#include <stdlib.h>

int system (const char *command);

#include <stdio.h>

FILE *popen (const char *command,

const char *mode);

Листинг 2.30. Описание функций system() и popen().

Аргумент command язык shell трактует как командную цепочку в

вызове

sh -c command

и может содержать имя и аргументы любой выполнимой

программы. При обращении к system() вызвавшая программа ожидает

завершения выполнения переданной команды, а затем продолжает

выполнение со следующего выполняемого оператора. Возвращаемое

функцией system() значение - код завершения shell. Пример вызова

функции system():

code = system

("cd /usr/bin; ./ls > /tmp/lst");

Функция popen(), как и system(), вызывает выполнение указанной

команды. Отличие в том, что при использовании функции popen()

создается канал между вызвавшей ее программой и командой. Аргумент

mode определяет, что программа будет делать с этим каналом: читать

("r") или писать ("w").

Правила формирования и средства разбора командных строк

К теме командного языка и его интерпретатора логически

примыкают правила формирования и средства разбора командных строк.

В общем случае командная строка состоит из имени служебной

программы (утилиты), опций, аргументов этих опций и, наконец,

операндов команды.

Разработчики служебных программ должны руководствоваться

следующими правилами.

1. Имя утилиты состоит не менее чем из двух и не более чем из

девяти малых латинских букв и/или цифр.

2. Имя опции - это один буквенно-цифровой символ. Опциям

предшествует знак минус. После одного минуса могут располагаться

несколько опций без аргументов.

3. Опции отделены от своих аргументов.

4. У опций нет необязательных аргументов.

5. Если у опции несколько аргументов, они представляются

одним словом и отделяются друг от друга запятыми или

экранированными пробелами.

6. Все опции располагаются в командной строке перед

операндами.

7. Специальный элемент командной строки --, который не

является ни опцией, ни операндом, обозначает конец опций. Все

последующие слова трактуются как операнды, даже если они

начинаются со знака минус.

8. Порядок разных опций в командной строке не имеет

значения. Если повторяется одна опция с аргументами, последние

должны интерпретироваться в порядке, указанном в командной строке.

9. Порядок интерпретации операндов может зависеть от

утилиты.

10. Если операнд задает читаемый или записываемый файл, то

знак минус на его месте используется только для обозначения

стандартного ввода (или стандартного вывода, если из контекста ясно,

что специфицируется выходной файл).

Стандартным средством разбора опций и их аргументов, заданных

в командной строке, является служебная программа getopts (чаще всего

реализуемая как обычная встроенная команда shell):

getopts цепочка_имен_опций переменная

[аргумент ...]

Как правило, shell-процедура, запущенная разбираемой командной

строкой, вызывает утилиту getopts многократно (в цикле). При каждом

таком вызове getopts помещает имя очередной выделенной ею опции в

качестве значения заданной переменной. Место продолжения разбора

(индекс в командной строке) запоминается в shell-переменной OPTIND,

начальным значением которой служит единица.

Если у опции должен быть аргумент (что обозначается двоеточием

после имени опции в цепочке имен опций), getopts выделяет его из

командной строки и помещает в shell-переменную OPTARG.

Заданную при вызове getopts переменную, а также OPTIND и

OPTARG следует использовать в качестве локальных, они не должны

экспортироваться в окружение.

Если при вызове getopts указаны аргументы, разбираются они, а не

элементы упомянутой выше командной строки.

Когда в командной строке обнаруживается опция, отсутствующая

в цепочке имен опций, значением заданной переменной становится знак

вопроса. Если первый символ цепочки имен опций - двоеточие, то в

OPTARG помещается обнаруженный символ, иначе в стандартный

протокол выдается диагностическое сообщение. С точки зрения shell-

процедуры, вызвавшей getopts, это должно считаться ошибкой; с точки

зрения getopts - нет.