本文將指導(dǎo)您學(xué)習(xí)如何編寫即使對(duì)最終用戶而言也足夠簡(jiǎn)單的 Linux 命令行實(shí)用程序。本文以概述可靠的命令行最佳實(shí)踐開始，并以詳細(xì)地研究一個(gè)有效的選頁(yè)工具結(jié)束，為您提供動(dòng)手編寫自己的實(shí)用程序所需要的背景知識(shí)。 

本文演示如何編寫與 cat、ls、pr 和 mv 等標(biāo)準(zhǔn)命令類似的 Linux 命令行實(shí)用程序。我選擇了一個(gè)名為 selpg 的實(shí)用程序，這個(gè)名稱代表 SELect PaGes。selpg 允許用戶指定從輸入文本抽取的頁(yè)的范圍，這些輸入文本可以來(lái)自文件或另一個(gè)進(jìn)程。selpg 是以在 Linux 中創(chuàng)建命令的事實(shí)上的約定為模型創(chuàng)建的，這些約定包括：

獨(dú)立工作

在命令管道中作為組件工作（通過(guò)讀取標(biāo)準(zhǔn)輸入或文件名參數(shù)，以及寫至標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤）接受修改其行為的命令行選項(xiàng)。不久前我為一位客戶開發(fā)了 selpg。隨后我將它公布在一個(gè) UNIX 郵件列表上，結(jié)果有許多成員告訴我他們發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)有用的工具。

該實(shí)用程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入或從作為命令行參數(shù)給出的文件名讀取文本輸入。它允許用戶指定來(lái)自該輸入并隨后將被輸出的頁(yè)面范圍。例如，如果輸入含有 100 頁(yè)，則用戶可指定只打印第 35 至 65 頁(yè)。這種特性有實(shí)際價(jià)值，因?yàn)樵诖蛴C(jī)上打印選定的頁(yè)面避免了浪費(fèi)紙張。另一個(gè)示例是，原始文件很大而且以前已打印過(guò)，但某些頁(yè)面由于打印機(jī)卡住或其它原因而沒有被正確打印。在這樣的情況下，則可用該工具來(lái)只打印需要打印的頁(yè)面。

除了包含 Linux 實(shí)用程序現(xiàn)實(shí)的示例外，本文還有以下特性：

它用實(shí)例說(shuō)明了 Linux 軟件開發(fā)環(huán)境的能力。
它演示了對(duì)一些系統(tǒng)調(diào)用和 C 庫(kù)函數(shù)的適當(dāng)使用，其中包括 fopen、fclose、access、setvbuf、perror、strerror 和 popen。
它實(shí)現(xiàn)了打算用于通用目的的實(shí)用程序（而不是一次性程序）所應(yīng)有的那種徹底的錯(cuò)誤檢查。
它對(duì)潛在的問(wèn)題提出警告，如在 C 中編程時(shí)可能出現(xiàn)的緩沖區(qū)溢出，并就如何預(yù)防這些問(wèn)題提供了建議。
它演示了如何進(jìn)行手工編碼的命令行參數(shù)解析。
它演示了如何在管道中以及在輸入、輸出和錯(cuò)誤流重定向的情況下使用該工具。 

Linux 命令行準(zhǔn)則

通用 Linux 實(shí)用程序的編寫者應(yīng)該在代碼中遵守某些準(zhǔn)則。這些準(zhǔn)則經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期發(fā)展，它們有助于確保用戶以更靈活的方式使用實(shí)用程序，特別是在與其它命令（內(nèi)置的或用戶編寫的）以及 shell 的協(xié)作方面 ― 這種協(xié)作是利用 Linux 作為開發(fā)環(huán)境的能力的手段之一。selpg 實(shí)用程序用實(shí)例說(shuō)明了下面列出的所有準(zhǔn)則和特性。（注：在接下來(lái)的那些示例中，“$”符號(hào)代表 shell 提示符，不必輸入它。）

Linux 命令行準(zhǔn)則 1. 輸入

應(yīng)該允許輸入來(lái)自以下兩種方式：

在命令行上指定的文件名。例如：

$ command input_file 

在這個(gè)例子中，command 應(yīng)該讀取文件 input_file。

標(biāo)準(zhǔn)輸入（stdin），缺省情況下為終端（也就是用戶的鍵盤）。例如：

$ command

這里，用戶輸入 Control-D（文件結(jié)束指示符）前輸入的所有內(nèi)容都成為 command 的輸入。

但是，使用 shell 操作符“<”（重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入），也可將標(biāo)準(zhǔn)輸入重定向?yàn)閬?lái)自文件，如下所示：

$ command < input_file

這里，command 會(huì)讀它的標(biāo)準(zhǔn)輸入，不過(guò) shell／內(nèi)核已將其重定向，所以標(biāo)準(zhǔn)輸入來(lái)自 input_file。

使用 shell 操作符“|”（pipe）也可以使標(biāo)準(zhǔn)輸入來(lái)自另一個(gè)程序的標(biāo)準(zhǔn)輸出，如下所示：

$ other_command | command

這里，other_command 的標(biāo)準(zhǔn)輸出（stdout）被 shell／內(nèi)核透明地傳遞至 command 的標(biāo)準(zhǔn)輸入。

Linux 命令行準(zhǔn)則 2. 輸出

輸出應(yīng)該被寫至標(biāo)準(zhǔn)輸出，缺省情況下標(biāo)準(zhǔn)輸出同樣也是終端（也就是用戶的屏幕）：

$ command

在這個(gè)例子中，command 的輸出出現(xiàn)在屏幕上。

同樣，使用 shell 操作符“>”（重定向標(biāo)準(zhǔn)輸出）可以將標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向至文件。

$ command > output_file

這里，command 仍然寫至它的標(biāo)準(zhǔn)輸出，不過(guò) shell／內(nèi)核將其重定向，所以輸出寫至 output_file。

或者，還是使用“|”操作符，command 的輸出可以成為另一個(gè)程序的標(biāo)準(zhǔn)輸入，如下所示：

$ command | other_command

在這個(gè)例子中，shell／內(nèi)核安排 command 的輸出成為 other_command 的輸入。#p#

Linux 命令行準(zhǔn)則 3. 錯(cuò)誤輸出

錯(cuò)誤輸出應(yīng)該被寫至標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤（stderr），缺省情況下標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤同樣也是終端（也就是用戶的屏幕）：

$ command

這里，運(yùn)行 command 時(shí)出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤消息都將被寫至屏幕。

但是使用標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤重定向，也可以將錯(cuò)誤重定向至文件。例如：

$ command 2>error_file

在這個(gè)例子中，command 的正常輸出在屏幕顯示，而任何錯(cuò)誤消息都被寫至 error_file。

可以將標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤都重定向至不同的文件，如下所示：

$ command >output_file 2>error_file

這里，將標(biāo)準(zhǔn)輸出寫至 output_file，而將所有寫至標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤的內(nèi)容都寫至 error_file。

如果已將標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向至某一位置，也可以將標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤重定向至同一位置。例如：

$ command 2>&1

在這個(gè)例子中，符號(hào)“2>&1”表示“將標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤發(fā)送至標(biāo)準(zhǔn)輸出被重定向的任何位置”，因此錯(cuò)誤和正常的消息都將在屏幕上顯示。當(dāng)然，這是多余的，因?yàn)橄旅婧?jiǎn)單的調(diào)用

$ command

將做同樣的事。在標(biāo)準(zhǔn)輸出已被重定向至其它源，而您希望在同一命令行上將標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤也寫至同一目的地時(shí)，該特性就非常有用。例如：

$ command >output_file 2>&1

在這個(gè)例子中，已首先將標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向至 output_file；因此“2>&1”將使標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤也被重定向至 output_file。

Linux 命令行準(zhǔn)則 4. 執(zhí)行

程序應(yīng)該有可能既獨(dú)立運(yùn)行，也可以作為管道的一部分運(yùn)行，如上面的示例所示。該特性可以重新敘述如下：不管程序的輸入源（文件、管道或終端）和輸出目的地是什么，程序都應(yīng)該以同樣的方式工作。這使得在如何使用它方面有最大的靈活性。

Linux 命令行準(zhǔn)則 5. 命令行參數(shù)

如果程序可以根據(jù)其輸入或用戶的首選參數(shù)有不同的行為，則應(yīng)將它編寫為接受名為 選項(xiàng)的命令行參數(shù)，這些參數(shù)允許用戶指定什么行為將用于這個(gè)調(diào)用。

作為選項(xiàng)的命令行參數(shù)由前綴“-”（連字符）標(biāo)識(shí)。另一類參數(shù)是那些不是選項(xiàng)的參數(shù)，也就是說(shuō)，它們并不真正更改程序的行為，而更象是數(shù)據(jù)名稱。通常，這類參數(shù)代表程序要處理的文件名，但也并非一定如此；參數(shù)也可以代表其它東西，如打印目的地或作業(yè)標(biāo)識(shí)（有關(guān)的示例，請(qǐng)參閱“man cancel”）。

可能代表文件名或其它任何東西的非選項(xiàng)參數(shù)（那些沒有連字符作為前綴的）如果出現(xiàn)的話，應(yīng)該在命令的最后出現(xiàn)。

通常，如果指定了文件名參數(shù)，則程序把它作為輸入。否則程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入進(jìn)行讀取。

所有選項(xiàng)都應(yīng)以“-”（連字符）開頭。選項(xiàng)可以附加參數(shù)。

Linux 實(shí)用程序語(yǔ)法圖看起來(lái)如下：

$ command mandatory_opts [ optional_opts ] [ other_args ]

其中：

command 是命令本身的名稱。
mandatory_opts 是為使命令正常工作必須出現(xiàn)的選項(xiàng)列表。
optional_opts 是可指定也可不指定的選項(xiàng)列表，這由用戶來(lái)選擇；
但是，其中一些參數(shù)可能是互斥的，如同 selpg 的“-f”和“-l”選項(xiàng)的情況（詳情見下文）。
other_args 是命令要處理的其它參數(shù)的列表；這可以是任何東西，而不僅僅是文件名。 

在以上定義中，術(shù)語(yǔ)“選項(xiàng)列表”是指由空格、跳格或二者的結(jié)合所分隔的一系列選項(xiàng)。

以上在方括號(hào)中顯示的語(yǔ)法部分可以省去（在此情況下，必須將括號(hào)也省去）。

各個(gè)選項(xiàng)看起來(lái)可能與下面相似：

-f （單個(gè)選項(xiàng)）
-s20 （帶附加參數(shù)的選項(xiàng)）
-e30 （帶附加參數(shù)的選項(xiàng)）
-l66 （帶附加參數(shù)的選項(xiàng)） 

有些實(shí)用程序?qū)?shù)的選項(xiàng)采取略微不同的格式，其中參數(shù)與選項(xiàng)由空格分隔 ― 例如，“-s 20” ― 但我沒有選擇這么做，因?yàn)樗鼤?huì)使編碼復(fù)雜化；這樣做的唯一好處是使命令易讀一些。

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