Linux программирование в примерах

Роббинс Арнольд

Битовые флаги

Обычной методикой, применимой во многих случаях, является использование набора значений флагов; когда флаг установлен (т.е. true), имеет место некоторый факт или применяется некоторое условие. Значения флагов определены либо через именованные константы

#define

, либо через перечисления. В данной главе API

nftw

(описанный далее) также использует флаги. Для поля

f_flag

структуры

struct statvfs

есть только два флага:

#define ST_RDONLY 1 /* файловая система только для чтения */

#define ST_NOSUID 2 /* setuid/setgid не разрешены */

Физически каждая именованная константа представляет различные позиции

битов в значении

f_flag

. Логически каждое значение представляет отдельный бит информации о состоянии; т.е. некоторый факт или условие, которое является или не является истинным для данного конкретного экземпляра

struct statvfs

.

Флаги устанавливаются, проверяются и очищаются с помощью побитовых операторов С. Например,

statvfs

устанавливает эти флаги, используя побитовый оператор ИЛИ:

int statvfs(const char *path, struct statvfs *vfs) {

 /* заполнить большую часть *vfs */

 vfs->f_flag = 0; /* Убедиться, что начинается с нуля */

 if (файловая система только для чтения)

vfs->f_flag |= ST_RDONLY; /* Добавить флаг ST_RDONLY */

 if (файловая система запрещает setuid)

vfs->f_flag |= ST_NOSUID; /* Добавить флаг ST_NOSUID */

 /* оставшаяся часть процедуры */

}

Побитовый оператор И проверяет, установлен ли флаг, а сочетание побитовых операторов И и дополнения очищает флаг:

if ((vfs.f_flag & ST_RDONLY) != 0) /* True, если флаг ST_RDONLY */

 vfs.f_flag &= ~(ST_RDONLY|ST_NOSUID); /* Очистить оба флага */

Побитовые операторы отпугивают, если вы не использовали их ранее. Однако, только что показанный код примера представляет обычный стиль С. Тщательно изучите каждую операцию; возможно, нарисуйте себе несколько картин, показывающих работу этих операторов. Однажды разобравшись с ними, вы можете тренировать себя, распознавая эти операторы как высокоуровневые операции для управления значениями флагов вместо их трактовки как низкоуровневых манипуляций с битами.

Причина использования флагов кроется в том, что они обеспечивают значительную экономию пространства данных. Одно поле

unsigned long

дает возможность хранить по меньшей мере 32 отдельных бита информации. GLIBC (на момент написания) определяет 11 различных флагов для поля

f_flag

. [82] Если бы вы использовали для каждого флага отдельно поле

char

, это потребовало бы использования 11 байтов вместо четырех, используемых

unsigned long

. Если бы у вас было 32 флага, это были бы 32 байта вместо четырёх!

82

См.

/usr/include/bits/statvfs.h

на системе GNU/Linux — Примеч. автора.

8.3.2. Стиль Linux:

statfs

и

fstatfs

Системные вызовы

statfs

и

fstatfs

специфичны для Linux. Их определения следующие:

#include <sys/types.h> /* GLIBC */

#include <sys/vfs.h>

int statfs(const char *path, struct statfs *buf);

int fstatfs(int fd, struct statfs *buf);

Как и в случае с

statvfs

и

fstatvfs

, две версии работают с именем файла или с дескриптором открытого файла соответственно, struct statfs выглядит следующим образом:

struct statfs {

 long f_type; /* тип файловой системы */

 long f_bsize; /* оптимальный размер блока */

 long f_blocks; /* общее число блоков в файловой системе */

 long f_bfree; /* число свободных блоков в ф.с. */

 long f_bavail; /* свободные

блоки, доступные пользователям */

 long f_files; /* общее число индексов в файловой системе */

 long f_ffree; /* свободных индексов в ф.с. */

 fsid_t f_fsid; /* id файловой системы */

 long f_namelen; /* максимальная длина имен файлов */

 long f_spare[6]; /* запас для дальнейшего */

};

Поля аналогичны полям в

struct statvfs

. По крайней мере в GLIBC 2.3.2 функции POSIX

statvfs

и

fstatvfs

являются оболочками вокруг

statfs

и

fstatfs

соответственно, копируя значения из одной разновидности структуры в другую.

Преимуществом использования

statfs

или

fstatfs

является то, что они системные вызовы. Ядро возвращает информацию непосредственно. Поскольку нет поля

f_flag

с опциями монтирования, нет необходимости просматривать каждую смонтированную файловую систему для нахождения нужной. (Другими словами, для заполнения опций монтирования

statfvs

должна проверить каждую смонтированную файловую систему, чтобы найти содержащую файл, имя которого содержится в

path

или

fd

. Функция

statfs

не нуждается в этом, поскольку она не предоставляет сведений об опциях монтирования.)

Есть два неудобства в использовании этих вызовов. Во-первых, они специфичны для Linux. Во-вторых, часть сведений из

struct statvfs

отсутствует в

struct statfs

, наиболее значительными из них являются флаги (

f_flag

) и число доступных индексов (

f_favail

). (Поэтому

statvfs

Linux приходится находить опции монтирования из других источников, таких, как

/etc/mtab

, и она «фабрикует» информацию для тех полей

struct statvfs

, для которых действительные сведения недоступны.)

Одно поле

struct statfs

заслуживает особого замечания. Это поле

f_type

, указывающее тип файловой системы. Значение является магическим числом файловой системы, извлеченной из суперблока. Справочная страница statfs(2) предоставляет список обычно используемых файловых систем и их магические числа, которые мы используем в

ch08-statfs.c

. (Увы, отдельного файла

#include

нет.)

1 /* ch08-statfs.с --- демонстрация statfs Linux */

2

3 /* ЗАМЕЧАНИЕ: специфично для GNU/Linux! */

4

5 #include <stdio.h>

6 #include <errno.h>

7 #include <mntent.h> /* для getmntent и др. */

8 #include <unistd.h> /* для getopt */

9 #include <sys/types.h>

10 #include <sys/vfs.h>

11

12 /* Определения взяты из справочной страницы для statfs(2): */

13 #define AFFS_SUPER_MAGIC 0xADFF

14 #define EFS_SUPER_MAGIC 0x00414A53

15 #define EXT_SUPER_MAGIC 0x137D

16 #define EXT2_OLD_SUPER_MAGIC 0xEF51

17 #define EXT2_SUPER_MAGIC 0xEF53

18 #define HPFS_SUPER_MAGIC 0xF995E849

19 #define ISOFS_SUPER_MAGIC 0x9660

20 #define MINIX_SUPER_MAGIC 0x137F /* оригинальный minix */

21 #define MINIX_SUPER_MAGIC2 0x138F /* 30-симв. minix */

22 #define MINIX2_SUPER_MAGIC 0x2468 /* minix V2 */

23 #define MINIX2_SUPER_MAGIC2 0x2478 /* minix V2, имена 30 симв. */

24 #define MSDOS_SUPER_MAGIC 0x4d44

25 #define NCP_SUPER_MAGIC 0x564c

26 #define NFS_SUPER_MAGIC 0x6969

27 #define PROC_SUPER_MAGIC 0x9fa0