C.5. Перенаправление ввода/вывода.
Содержание
Ввод/вывод в операционных системах (как MS-DOS, так и UNIX) может быть организован двумя принципиально разными способами. Первый способ - это прямое программирование устройств ввода/вывода (дисковода, экрана, модема, клавиатуры). Он может быть организован на различных уровнях (непосредственное программирование устройств, использование сервисных средств операционной системы, смешанный подход и т.д.), но суть его при этом не меняется. Каждая программа, написанная с использованием этого способа, может работать только с этим устройством и ни с каким другим. В настоящее время используется именно этот способ. Именно с помощью этого подхода (точнее, путем "косвенного" программирования периферийных устройств через драйверы этих устройств) и реализован классический WIMP - интерфейс, о котором уже было много сказано в предыдущей главе. Он позволяет создавать красивые и довольно содержательные средства общения с пользователем (меню, окна и тому подобное), а современные технологии позволяют программе при установке автоматически настраиваться на установленное на компьютере оборудование. Но у этих систем есть недостаток: они не могут принять данные с устройств и передать данные устройствам, для работы с которыми они не созданы. Например, нельзя данные вводить с модема, если программа работает только с клавиатурой. Чтобы осуществить это, используют другой способ: ввод/вывод с использованием потоков. В этом случае каждое устройство рассматривается операционной системой как файл, куда можно поместить и откуда можно взять информацию. Так же, как информация, записанная в файл, рассматривается операционной системой как единое целое, не зависимо от способа записи его на диске, так и физическая реализация процесса ввода/вывода информации устройством никак не отражается на работе пользователя.
Как правило, эффект, достигаемый прямым программированием устройств, невозможно реализовать на уровне потоков (нельзя даже поменять цвет символов, не говоря уж о применении графики!) Но выигрыш в унификации процессов иногда оказывается более существенным, например, при работе с текстовой информацией, при автоматическом проведении эксперимента и тому подобное.
Поток , скажем так, представляет собой некоторый буфер в памяти, куда поступает или откуда выбирается информация. Существуют следующие стандартные потоки:
1. Стандартный поток ввода - это обычно клавиатура.
2. Стандартный поток вывода - это обычно монитор.
3. Стандартный поток вывода ошибок и диагностических сообщений (стандартный поток ошибок) - это обычно дисплей (монитор).
Использование потоков не имело бы никаких преимуществ перед прямым программированием устройств, если бы их нельзя было переназначать с одного устройства на другое , а также переназначить ввод/вывод информации устройством в файл . Для этого используются следующие конструкции (в DOS и UNIX).
| > |
- переназначает стандартный поток вывода другому устройству (или файлу). Если этот файл существует, он очищается, и на его место записывается новая информация. Используется в DOS и UNIX. В UNIX те же действия может осуществлять конструкция 1>. |
| >> |
- То же самое, но если файл существует, то новая информация записывается в конец этого файла. Используется в DOS и UNIX. Для UNIX также можно использовать конструкцию 1>>. |
Обычными средствами DOS не может перенаправить стандартный поток ошибок. В UNIX для этого можно использовать команды 2> и 2>>, соответствующие вышеприведенным для стандартного потока вывода.
Для перенаправления в UNIX стандартного потока ошибок в стандартный поток вывода используется конструкция >$ (по умолчанию в UNIX стандартному потоку ввода присваивается номер 0, стандартному потоку вывода - 1, а стандартному потоку ошибок - 2. Конструкция в UNIX 0 >$ 2 переназначает стандартный поток ввода в стандартный поток ошибок, то есть все символы, введенные в этом сеансе с клавиатуры, тут же отображаются на экране, и их нельзя перенаправить в файл).
Переадресация стандартного ввода осуществляется конструкцией < для DOS и UNIX и 0> только для UNIX.
Пример использования переадресации (ввод данных программой по умолчанию производится с клавиатуры, и обработанная ею информация выводится на экран):
program < indata.dat >> outdata.txt
В данном примере входные данные программы program читаются из файла indata.dat и записываются в файл outdata.txt.
В примере:
sort < mylist > prn
данные из файла mylist сортируются стандартной программой MS-DOS sort и результат выводится на принтер.
Символы переадресации очень удобны, но иногда бывает необходимо организовать последовательность программ, выполняющих обработку информации, причем результат редыдущей программы является исходным для следующей . При этом промежуточные данные желательно никуда не записывать. Чтобы организовать такую обработку, используют знак '|' конвейера . Команды-"цепочки" такой обработки данных просто записываются в одну строку в порядке их вызова для обработки данных, и отделяются одна от другой знаком конвейера '|'. Пример:
sort < mylist | more.
В этом примере данные из файла mylist сортируются программой sort и постранично выводятся на экран программой more.
В UNIX тоже возможна переадресация потока с одновременным выводом данных на экран, и даже переадресация на два разных устройства. Для переадресации стандартного вывода в файл с одновременной выдачей информации на экран используется команда tee. Например, команда cat в UNIX позволяет просматривать файл. Следующая конструкция:
cat first | tee second
копирует файл first в файл second, одновременно показывая его на экране.
Для вывода данных на принтер используются конструкции:
в DOS > prn в UNIX lpr
Еще один пример: команда
cat first | tee second | lpr
копирует файл first в файл second, одновременно распечатывая его на принтере.
Командой lpr можно также вывести несколько файлов на печать. Подробности смотри ниже.
Исторически первая версия MS-DOS основывалась на многоплатформенной операционной системе для восьмиразрядных процессоров - CP/M. От нее она унаследовала и способ работы с файлами - через контрольные блоки файлов (File Control Block, FCB). Но уже во второй версии MS-DOS стала использоваться позаимствованная из операционной системы UNIX работа с файлами через дескрипторы файлов (File Handle). Одновременно с реализацией метода дескрипторов файла в MS-DOS из UNIX перешел поточный механизм организации файлов и возможность перенаправления потоков. с тех пор работа с файлами через FCB стала анахронизмом и поддерживается в операционных системах фирмы Microsoft (вплоть до Windows 98) лишь для совместимости со старыми версиями.
Следует также отметить, что термины "FCB", "дескрипторы файлов", "потоки" употребляются применительно к интерфейсу операций ввода/вывода операционных систем, а не для файловых систем как таковых. Так, использование для работы с файлами метода дескрипторов может происходить и в операционной системе MS-DOS с файловой системой FAT, и в Windows 2000 с NTFS, и в Novell NetWare с NWFS, и в Linux с NFS!
Итак, в этом разделе Вы кратко познакомились с понятием потока, дескриптора файла в интерфейсе ввода/вывода операционных систем, а также научились перенаправлять потоки операционных систем. Понятие потока тесно связано с понятиями "буфер ввода/вывода" и "кэширования диска". Об этих понятиях уже говорилось во втором выпуске данной серии. В этой части объяснилось назначение этих элементов. Также Вы познакомились с понятием "конвейер" и правилами его использования.
Напоследок приводим таблицы, в которой кратко приводятся данные, описанные в этом разделе.
| Номер |
Название потока в UNIX |
Устройство |
| 0 |
Стандартный поток ввода |
консоль, клавиатура |
| 1 |
Стандартный поток вывода |
консоль, дисплей |
| 2 |
Стандартный поток ошибок |
дисплей |
| Устройство |
Обозначение в DOS. |
| Консоль |
CON |
| 1-й параллельный порт |
LPT1 |
| 2-й параллельный порт |
LPT2 |
| Принтер (синоним LPT1) |
PRN |
| 1-й последовательный порт |
COM1 |
| 2-й последовательный порт |
COM2 |
| 3-й последовательный порт |
COM3 |
| 4-й последовательный порт |
COM4 |
| Модем (синоним COM1) |
AUX |
| Пустое устройство |
NUL |
| Символ |
Смысл перенаправления |
| > |
Перенаправляет стандартный вывод на другое устройство или в файл. Содержимое файла при этом теряется. |
| >> |
Перенаправляет стандартный вывод в файл. Содержимое файла не теряется. Запись идет в режиме добавления. |
| < |
Осуществляет (перенаправляет) стандартный ввод с другого устройства или из файла. |
| | |
Символ конвейерной обработки. Выходные данные работы программы, расположенной слева, передаются на вход программы, расположенной справа от знака конвейера. |
Назад |
Содержание |
Вперед
🔥 VPS до 5.7 ГГц под любые задачи с AntiDDoS в 7 локациях
Виртуальные VPS серверы в РФ и ЕС
