Jan Kończak

Materiały

Materiały do tego tematu znajdują się na kursie moodle do wykładu z przedmiotu:
https://ekursy.put.poznan.pl/mod/resource/view.php?id=2510453.

(Te materiały są dostępne na dole strony kursu do wykładów, w sekcji laboratorium.)

Wyciąg funkcji i stałych z materiałów

Porównanie API

POSIX	C I/O	C++ streams
// identyfikuje plik przez://
deskryptor pliku `int`	wskaźnik `FILE*`	specjalizowane klasy `std::ifstream`/`std::ofstream`/`std::fstream`
otwieranie / tworzenie / zamykanie / usuwanie pliku:
`open` `creat`	`fopen`	konstruktor klasy lub metoda `open`
`close`	`fclose`	metoda `close`
`unlink`	`remove`	`std::filesystem::remove`
odczyt / zapis / zmiana pozycji:
`read`	`fread`, `fscanf`, `fgetc`, `fgets`, …	operator >>, metody `read`, `readsome`, `get`, `getline`, …
`write`	`fwrite`, `fprintf`, `fputc`, `fputs`, …	operator <<, metody `write`, `put`, …
`lseek`	`fseek`, `ftell`, `fgetpos`, `fsetpos`, …	metoda `tellg` i `seekg`
inne:
`truncate` `ftruncate`		`std::filesystem::resize_file`
`dup` `dup2`
standardowe identyfikatory wejścia/wyjścia/błędu:
`0`, `1` i `2`	`stdin`, `stdout` i `stderr`	`std::cin`, `std::cout` i `std::cerr`

#include'y

POSIX:

`fcntl.h`	(file control)	`open`, `creat`
`unistd.h`		pozostałe funkcje interfejsu POSIX z tabeli wyżej

C:

`errno.h`	stała `errno` ¹⁾
`stdio.h`	`perror`
`string.h`	`strerror`

Wybrane stałe

Deskryptory plików:

Wartość	Nazwa stałej
0	STDIN_FILENO
1	STDOUT_FILENO
2	STDERR_FILENO

Wybrane flagi dla funkcji open:

obowiązkowo jedna z flag: O_RDONLY, O_RDWR, O_WRONLY
O_CREAT lub O_CREAT | O_EXCL (przy ustawieniu tej flagi do funkcji open trzeba przekazać trzeci argument opisujący uprawnienia nowo tworzonego pliku)
O_APPEND
O_TRUNC

Pozycje odniesienia dla lseek:

SEEK_SET
SEEK_CUR
SEEK_END

Zadania

Uwaga: we wszystkich zadaniach do obsługi I/O oraz plików należy używać funkcji z materiałów do zajęć (o ile polecenie wprost nie podaje inaczej).

Zadanie 1 Napisz "hello world" dodając jedną linię do poniższego kodu. Użyj funkcji z interfejsu POSIX.

#include <unistd.h>
int main(){
    return 0;
}

Zadanie 2 Napisz program który zapyta o imię, następnie wypisze Witaj <imię>. Do odczytu ze standardowego wejścia użyj funkcji z interfejsu POSIX.

Zadanie 3 Napisz program który dwa razy wykona kolejno:

wypisze na standardowe wyjście funkcją z API języka C ciąg znaków "no",
wypisze na standardowe wyjście funkcją z API POSIX ciąg znaków "to",
wypisze na standardowe wyjście funkcją z API języka C ciąg znaków "wać\n".

Następnie sprawdź działanie kodu w następujące sposoby:

uruchom program normalnie (tzn. ./prog),
wynik programu przepuść w potoku przez program cat (tzn. ./prog | cat),
najpierw wpisz w konsoli stdbuf -o0 bash, potem uruchom program normalnie.

Wyjaśnij różnice w wynikach.

Zadanie 4 Napisz program który wyświetli na ekranie całą zawartość pliku podanego jako pierwszy argument.

Zadanie 5 Napisz program który spróbuje otworzyć plik którego nazwa została podana jako pierwszy argument i wyświetli komunikat czy otwarcie (do zapisu i odczytu) się powiodło. Jeśli otwarcie się nie powiodło, program ma wyświetlać odpowiedni komunikat. Dodatkowo wybierz i obsłuż trzy z poniższych punktów.
Jeśli otwarcie się nie powiodło:

bo plik nie istnieje, komunikat ma być na granatowym tle (\e[44m),
z powodu braku uprawnień, komunikat ma być na czerwonym tle (\e[41m),
bo plik jest katalogiem, komunikat ma być na żółtym tle (\e[42m),
z powodu nieskończonej pętli przekierowań, komunikat ma być na niebieskim tle (\e[46m),
bo ścieżka wskazuje na gniazdo lub inny plik specjalny, komunikat ma być na fioletowym tle (\e[45m).

Do wypisania komunikatu w konkretnym kolorze, wypisz przed nim podane w nawiasach znaki, a za nim \e[0m. Przykładowym gniazdem które można użyć do testów jest plik /dev/log.

Zadanie 6 Napisz program który jako argumenty przyjmuje dwie ścieżki do plików i wypisuje na standardowe wyjście czy pliki są identyczne.

Zadanie 7 Napisz program który jako argument przyjmuje ścieżkę do pliku plik. Program ma stworzyć pliki o nazwach plik_u i plik_l zawierające treść źródłowego pliku, przy czym w pierwszym wszystkie litery (znaki ASCII a-z) mają być zmienione na wielkie, a w drugim na małe.
Nagłówek ctype.h udostępnia funkcje toupper i tolower.

Zadanie 8 Napisz program który dla każdego pliku podanego jako argument wypisze wielkość pliku i ostatnie 16 bajtów z pliku. Użyj funkcji lseek.

Zadanie 9 Napisz w dwóch wersjach program który zmienia małe litery na wielkie w pliku podanym jako argument:

w pierwszej wersji plik jest otwarty jednokrotnie i po przeczytaniu bloku należy się cofnąć i nadpisać blok,
w drugiej wersji plik otwierany jest dwa razy, następnie kolejne bloki odczytywane z jednego deskryptora są zapisywane do drugiego.

Zadanie 10 Umieść w wybranym pliku przynajmniej 32 bajty tekstu. Następnie stwórz program, który:

otworzy ten plik do zapisu i odczytu
ustawi pozycję na początek
przeczyta 16 bajtów i wypisze na ekran,
odczyta i wypisze na ekran pozycję w pliku,
wpisze do pliku stały ciąg znaków,
ponownie odczyta i wypisz na ekran pozycję w pliku.

Sprawdź jak wygląda treść pliku.
Następnie zmodyfikuj program dodając do listy flag podawanej funkcji open flagę O_APPEND i porównaj działanie programu.

Zadanie 11 Napisz program który usunie z pliku wskazanego jako argument wszystko poza pierwszą linią.

Zadanie 12 Napisz program który stworzy plik o stałej nazwie i ustawi jego rozmiar na 4.5036e15 bajtów (czyli ok. 4 petajabty). Następnie program ma wpisać stałe wybrane ciągi znaków na początek i na koniec pliku.
Uruchom program, następnie podaj rzeczywistą wielkość pliku. Spróbuj wyświetlić pierwsze 16 bajtów pliku, cały plik (używając np. cat -v) i ostatnie 16 bajtów pliku.

Zadanie 13 Stwórz program który otworzy plik podany jako pierwszy argument programu, a następnie wykorzystując dup bądź dup2 zastąpi standardowe wyjście tym plikiem. Potem program ma kolejno wykonać przykładowy write do STDOUT_FILENO, printf oraz ma wykonać jakąś komendę poleceniem system (np. system("ls -la")). Które z tekstów trafiły do pliku po uruchomieniu programu?

Zadanie 14 Stwórz program który otworzy wskazany w argumentach plik, następnie usunie go i spróbuje odczytać zawartość do końca pliku z deskryptora zwróconego przez funkcję open.

¹⁾

Nieliczne wartości stałej errno wchodzą w standard C, większość wartości ustandaryzowanych w POSIX wchodzi też w standard języka C++.