Максим Отставнов - Свободные программы и системы в школе

Говоря в главах выше о выводе, а сейчас и о вводе, мы подразумевали вывод на экран терминала и ввод с клавиатуры терминала. Это является умолчанием для всех стандартных команд. Однако одним из самых важных свойств открытых ОС является возможность перенаправления ввода-вывода.

В примере на Рис. 1-28 Алиса перенаправляет вывод команды «cat», используя символ «>» со следующим за ним именем файла («Вечера»), в который перенаправляется вывод.

Рис. 1-28

В этом примере строки ввода уже не дублируются выводом на терминал, а поданная после завершения ввода команда «ls» показывает, что действительно появился файл с названием «Вечера» и размером 173 байта, что соответствует длине введенного текста24.

Перенаправляться может не только вывод, но и ввод, и Алиса может воспользоваться этим, чтобы вывести с помощью все той же команды «cat» содержимое созданного ею файла на терминал. Перенаправление ввода осуществляется указанием имени файла после символа «<» (Рис. 1-29).

Рис. 1-29

Эти два символа («>» для перенаправления вывода и «<» для перенаправления ввода) легко запомнить, поскольку они графически соответствуют «стрелкам», указывающим «в файл» или «из файла». Промежутки до и после символов «<» и «>» игнорируются.

Перенаправление ввода и вывода может использоваться и одновременно. Команда на Рис. 1-30 копирует построчно файл «Вечера» в файл «Вечера_2».

Рис. 1-30

Результат, в общем, совпадает с результатом простого копирования «cp Вечера Вечера_2», хотя и достигается другим способом. Порядок указания файлов перенаправления ввода и вывода значения не имеет.

Если файл, в который перенаправляется вывод, уже существует, он будет опустошен. Оболочка при этом может запрашивать подтверждение на опустошение файла.

Часто бывает желательно перенаправить вывод в файл, не уничтожая его содержимого, а дописывая новые строки к уже существующим. Для этого оболочка поддерживает перенаправление вывода в конец существующего файла, обозначаемое «двойной стрелкой» «>>» (Рис. 1-31).

Рис. 1-31

Как и перенаправление вывода в файл, перенаправление вывода в конец файла может применяться совместно с переназначением ввода.

Важно понимать, что возможность переназначения ввода-вывода является свойством не отдельных программ, а системы в целом. Символы перенаправления и соответствующие имена файлов не передаются самим командам в качестве аргументов. Оболочка самостоятельно назначает файлы ввода-вывода любой команды. В частности, можно переназначить вывод любой из рассматривавшихся выше команд, например, «ls» (Рис. 1-32).

Рис. 1-32

Кроме стандартного ввода и стандартного вывода, каждая команда открывает еще один файл для вывода ошибок. Команда записывает в стандартный вывод то, что от нее ожидается, а в вывод ошибок – пишет сообщения об ошибках, предупреждения и диагностические сообщения. Как и первые два файла, по умолчанию вывод ошибок ассоциирован с терминалом. Перенаправление стандартного ввода и стандартного вывода не влияет на вывод ошибок.

Рис. 1-33

В примере на Рис. 1-33 сообщение об отсутствии файла «Вечера_3» было выведено на терминал, хотя стандартный вывод был перенаправлен в файл «список».

Перенаправить вывод ошибок можно, использовав конструкцию «2>» со следующим за ней именем файла (Рис. 1-34).

Рис.1-34

Двойка перед символом перенаправления в этой конструкции означает порядковый номер (дескриптор) канала ввода-вывода; стандартный ввод и стандартный вывод имеют дескрипторы 0 и 1, соответственно25, а запись «<», «>», «>>» является сокращением от «0<», «1>», «1>>», соответственно26.

Так же, как и стандартный вывод, вывод ошибок может быть переназначен в конец существующего файла конструкцией «2>>». Если же необходимо переназначить и стандартный вывод, и вывод ошибок в один файл, в командную строку следует, помимо переназначения стандартного вывода включить еще и конструкцию «2>&1», означающую «переназначить второй канал туда же, куда и первый» (Рис. 1-35).

Рис. 1-35

Стандартные файлы-устройства

Бывает желательно подавить стандартный вывод или вывод ошибок вообще. Некоторые команды предусматривают для этого особые ключи, но в общем случае можно воспользоваться все той же возможностью переназначения вывода. Для этого в любой стандартной системе существует специальный файл, представляющий собою фиктивное «нуль-устройство». Его полное имя «/dev/null». Запись в него любых данных не приводит к какому-либо результату, они как бы «бесследно исчезают»27. В «/dev/null» можно переназначить как стандартный вывод, так и вывод ошибок.

На «/dev/null» можно также переназначить и стандартный ввод; из него всегда читается пустой файл: подача команды «cat </dev/null >пустой_файл» приведет к появлению в текущем каталоге пустого файла «пустой_файл» (или опустошению существующего файла с таким именем).

Еще один интересный специальный файл-устройство – «/dev/tty». Это весьма абстрактное устройство, соответствующее терминалу, с которого запущена оболочка. Перенаправление вывода в или ввода из этого устройства не дает никакого видимого эффекта, поскольку совпадает с умолчанием (можно считать, что, если в команде явным образом не присутствуют перенаправления, ввод-вывод неявным образом направлен так: «</dev/tty >/dev/tty 2>/dev/tty»), но его указание может пригодиться для команд, вводящих текст из файла, указанного в качестве операнда, или выводящих текст в такой файл.

Если Алиса взглянет на перечисленные файлы с помощью команды «ls -l» (Рис. 1-36), она обнаружит, что в поле «тип» присутствует не встречавшийся до сих пор символ «c».

Рис. 1-36

Символ «c» означает «устройство с посимвольным вводом-выводом»28.

Эти файлы устройств должны присутствовать в любой стандартной открытой системе, так же, как и содержащий их каталог «/dev/». Кроме них, в большинстве реализаций этот каталог содержит множество (сотни или даже тысячи) файлов (иногда организованных в подкаталоги), представляющих различные физические или виртуальные устройства. Любое устройство в открытой ОС представлено в виде файла. Некоторые из них (например, терминалы) представляют собой устройства с посимвольным вводом-выводом, некоторые (например, магнитные диски) – с поблочным. Тип файла-устройства с поблочным вводом-выводом обозначается буквой «b».

Оболочка как команда

Пожалуй, наиболее убедительной демонстрацией единства принципов открытых систем является следующий пример. Запишем в файл «сценарий» строки, соответствующие каким-либо уже известным нам командам (например, «date», «cal») и дадим команду «sh <сценарий» (Рис. 1-37).

Рис. 1-37

Команда «sh» является ни чем иным, как запуском еще одной оболочки, такой же29, как та, с которой Алиса работает, вводя команды с терминала. Поскольку ввод перенаправлен, команды читаются не с терминала, а из файла.

Последовательность команд, записанная в файл, представляет собой своего рода программу, которую часто называют сценарием или скриптом30. На самом деле оболочка предоставляет в распоряжение пользователя развитый директивный язык программирования, с основами которого мы познакомимся позже, а пока следует заметить, что значительная часть самих ОС обычно пишется на этом языке.

«Владение» файлом и «права» на него

Рассмотрим следующий пример (Рис. 1-38).

Рис. 1-38

Алиса известными нам уже командами «touch» и «ls» создает файл «файл» и убеждается в том, что он на самом деле создан. Затем она выполняет команду «chmod u-w файл» и обнаруживает, что поле «тип и права доступа» в выдаче «длинного» списка файлов претерпело некоторые изменения. Попытка перенаправить в этот файл ввод порождает сообщение оболочки «В доступе отказано».

Вспомним еще раз значения полей в «длинном» формате списка файлов, получаемого по команде «ls -l» (Рис. 1-39).

Рис. 1-39

Вот как устроено поле «тип и права» (Рис. 1-40).

Рис. 1-40

Оно всегда содержит десять символов. Значение первого символа нам уже известно: это «тип файла», которому могут соответствовать «-» (обычный файл), «d» (каталог) и некоторые другие символы, соответствующие специальным файлам (таким, как файлы устройств).

Остальные девять символов составляют три триады, выражающие права на файл в так называемой «rwx»-нотации. Они соответствуют трем категориям пользователей, определяемым относительно каждого файла.

В первую категорию «владелец» входит один пользователь, являющийся «владельцем» данного файла. Это пользователь, чье имя указано в соответствующем (третьем) поле «длинного» формата списка файлов. Обычно владелец файла – это создавший его пользователь.