2021-02-28 分類: 網(wǎng)站建設(shè)
學(xué)習(xí)如何構(gòu)造一個(gè) C 文件并編寫一個(gè) C main 函數(shù)來(lái)成功地處理命令行參數(shù)。
我知道,現(xiàn)在孩子們用 Python 和 JavaScript 編寫他們的瘋狂“應(yīng)用程序”。但是不要這么快就否定 C 語(yǔ)言 —— 它能夠提供很多東西,并且簡(jiǎn)潔。如果你需要速度,用 C 語(yǔ)言編寫可能就是你的答案。如果你正在尋找穩(wěn)定的職業(yè)或者想學(xué)習(xí)如何捕獲空指針解引用,C 語(yǔ)言也可能是你的答案!在本文中,我將解釋如何構(gòu)造一個(gè) C 文件并編寫一個(gè) C main 函數(shù)來(lái)成功地處理命令行參數(shù)。
我:一個(gè)頑固的 Unix 系統(tǒng)程序員。
你:一個(gè)有編輯器、C 編譯器,并有時(shí)間打發(fā)的人。
讓我們開工吧。
Parody O'Reilly book cover, "Hating Other People's Code"
C 程序以 main() 函數(shù)開頭,通常保存在名為 main.c 的文件中。
- /* main.c */
- int main(int argc, char *argv[]) {
- }
這個(gè)程序可以編譯但不干任何事。
- $ gcc main.c
- $ ./a.out -o foo -vv
- $
正確但無(wú)聊。
main() 函數(shù)是開始執(zhí)行時(shí)所執(zhí)行的程序的第一個(gè)函數(shù),但不是第一個(gè)執(zhí)行的函數(shù)。第一個(gè)函數(shù)是 _start(),它通常由 C 運(yùn)行庫(kù)提供,在編譯程序時(shí)自動(dòng)鏈入。此細(xì)節(jié)高度依賴于操作系統(tǒng)和編譯器工具鏈,所以我假裝沒有提到它。
main() 函數(shù)有兩個(gè)參數(shù),通常稱為 argc 和 argv,并返回一個(gè)有符號(hào)整數(shù)。大多數(shù) Unix 環(huán)境都希望程序在成功時(shí)返回 0(零),失敗時(shí)返回 -1(負(fù)一)。
參數(shù) | 名稱 | 描述 |
---|---|---|
argc | 參數(shù)個(gè)數(shù) | 參數(shù)向量的個(gè)數(shù) |
argv | 參數(shù)向量 | 字符指針數(shù)組 |
參數(shù)向量 argv 是調(diào)用你的程序的命令行的標(biāo)記化表示形式。在上面的例子中,argv 將是以下字符串的列表:
- argv = [ "/path/to/a.out", "-o", "foo", "-vv" ];
參數(shù)向量在其第一個(gè)索引 argv[0] 中確保至少會(huì)有一個(gè)字符串,這是執(zhí)行程序的完整路徑。
當(dāng)我從頭開始編寫 main.c 時(shí),它的結(jié)構(gòu)通常如下:
- /* main.c */
- /* 0 版權(quán)/許可證 */
- /* 1 包含 */
- /* 2 定義 */
- /* 3 外部聲明 */
- /* 4 類型定義 */
- /* 5 全局變量聲明 */
- /* 6 函數(shù)原型 */
- int main(int argc, char *argv[]) {
- /* 7 命令行解析 */
- }
- /* 8 函數(shù)聲明 */
下面我將討論這些編號(hào)的各個(gè)部分,除了編號(hào)為 0 的那部分。如果你必須把版權(quán)或許可文本放在源代碼中,那就放在那里。
另一件我不想討論的事情是注釋。
- “評(píng)論謊言。”
- - 一個(gè)憤世嫉俗但聰明又好看的程序員。
與其使用注釋,不如使用有意義的函數(shù)名和變量名。
鑒于程序員固有的惰性,一旦添加了注釋,維護(hù)負(fù)擔(dān)就會(huì)增加一倍。如果更改或重構(gòu)代碼,則需要更新或擴(kuò)充注釋。隨著時(shí)間的推移,代碼會(huì)變得面目全非,與注釋所描述的內(nèi)容完全不同。
如果你必須寫注釋,不要寫關(guān)于代碼正在做什么,相反,寫下代碼為什么要這樣寫。寫一些你將要在五年后讀到的注釋,那時(shí)你已經(jīng)將這段代碼忘得一干二凈。世界的命運(yùn)取決于你。不要有壓力。
我添加到 main.c 文件的第一個(gè)東西是包含文件,它們?yōu)槌绦蛱峁┐罅繕?biāo)準(zhǔn) C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)和變量。C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)做了很多事情。瀏覽 /usr/include 中的頭文件,你可以了解到它們可以做些什么。
#include 字符串是 C 預(yù)處理程序(cpp)指令,它會(huì)將引用的文件完整地包含在當(dāng)前文件中。C 中的頭文件通常以 .h 擴(kuò)展名命名,且不應(yīng)包含任何可執(zhí)行代碼。它只有宏、定義、類型定義、外部變量和函數(shù)原型。字符串 <header.h> 告訴 cpp 在系統(tǒng)定義的頭文件路徑中查找名為 header.h 的文件,它通常在 /usr/include 目錄中。
- /* main.c */
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <unistd.h>
- #include <libgen.h>
- #include <errno.h>
- #include <string.h>
- #include <getopt.h>
- #include <sys/types.h>
這是我默認(rèn)會(huì)全局包含的最小包含集合,它將引入:
#include 文件 | 提供的東西 |
---|---|
stdio | 提供 FILE、stdin、stdout、stderr 和 fprint() 函數(shù)系列 |
stdlib | 提供 malloc()、calloc() 和 realloc() |
unistd | 提供 EXIT_FAILURE、EXIT_SUCCESS |
libgen | 提供 basename() 函數(shù) |
errno | 定義外部 errno 變量及其可以接受的所有值 |
string | 提供 memcpy()、memset() 和 strlen() 函數(shù)系列 |
getopt | 提供外部 optarg、opterr、optind 和 getopt() 函數(shù) |
sys/types | 類型定義快捷方式,如 uint32_t 和 uint64_t |
- /* main.c */
- <...>
- #define OPTSTR "vi:o:f:h"
- #define USAGE_FMT "%s [-v] [-f hexflag] [-i inputfile] [-o outputfile] [-h]"
- #define ERR_FOPEN_INPUT "fopen(input, r)"
- #define ERR_FOPEN_OUTPUT "fopen(output, w)"
- #define ERR_DO_THE_NEEDFUL "do_the_needful blew up"
- #define DEFAULT_PROGNAME "george"
這在現(xiàn)在沒有多大意義,但 OPTSTR 定義我這里會(huì)說(shuō)明一下,它是程序推薦的命令行開關(guān)。參考 getopt(3) man 頁(yè)面,了解 OPTSTR 將如何影響 getopt() 的行為。
USAGE_FMT 定義了一個(gè) printf() 風(fēng)格的格式字符串,它用在 usage() 函數(shù)中。
我還喜歡將字符串常量放在文件的 #define 這一部分。如果需要,把它們收集在一起可以更容易地修正拼寫、重用消息和國(guó)際化消息。
最后,在命名 #define 時(shí)全部使用大寫字母,以區(qū)別變量和函數(shù)名。如果需要,可以將單詞放連在一起或使用下劃線分隔,只要確保它們都是大寫的就行。
- /* main.c */
- <...>
- extern int errno;
- extern char *optarg;
- extern int opterr, optind;
extern 聲明將該名稱帶入當(dāng)前編譯單元的命名空間(即 “文件”),并允許程序訪問(wèn)該變量。這里我們引入了三個(gè)整數(shù)變量和一個(gè)字符指針的定義。opt 前綴的幾個(gè)變量是由 getopt() 函數(shù)使用的,C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)使用 errno 作為帶外通信通道來(lái)傳達(dá)函數(shù)可能的失敗原因。
- /* main.c */
- <...>
- typedef struct {
- int verbose;
- uint32_t flags;
- FILE *input;
- FILE *output;
- } options_t;
在外部聲明之后,我喜歡為結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和枚舉聲明 typedef。命名一個(gè) typedef 是一種傳統(tǒng)習(xí)慣。我非常喜歡使用 _t 后綴來(lái)表示該名稱是一種類型。在這個(gè)例子中,我將 options_t聲明為一個(gè)包含 4 個(gè)成員的 struct。C 是一種空格無(wú)關(guān)的編程語(yǔ)言,因此我使用空格將字段名排列在同一列中。我只是喜歡它看起來(lái)的樣子。對(duì)于指針聲明,我在名稱前面加上星號(hào),以明確它是一個(gè)指針。
- /* main.c */
- <...>
- int dumb_global_variable = -11;
全局變量是一個(gè)壞主意,你永遠(yuǎn)不應(yīng)該使用它們。但如果你必須使用全局變量,請(qǐng)?jiān)谶@里聲明,并確保給它們一個(gè)默認(rèn)值。說(shuō)真的,不要使用全局變量。
在編寫函數(shù)時(shí),將它們添加到 main() 函數(shù)之后而不是之前,在這里放函數(shù)原型。早期的 C 編譯器使用單遍策略,這意味著你在程序中使用的每個(gè)符號(hào)(變量或函數(shù)名稱)必須在使用之前聲明。現(xiàn)代編譯器幾乎都是多遍編譯器,它們?cè)谏纱a之前構(gòu)建一個(gè)完整的符號(hào)表,因此并不嚴(yán)格要求使用函數(shù)原型。但是,有時(shí)你無(wú)法選擇代碼要使用的編譯器,所以請(qǐng)編寫函數(shù)原型并繼續(xù)這樣做下去。
當(dāng)然,我總是包含一個(gè) usage() 函數(shù),當(dāng) main() 函數(shù)不理解你從命令行傳入的內(nèi)容時(shí),它會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)。
- /* main.c */
- <...>
- int main(int argc, char *argv[]) {
- int opt;
- options_t options = { 0, 0x0, stdin, stdout };
- opterr = 0;
- while ((opt = getopt(argc, argv, OPTSTR)) != EOF)
- switch(opt) {
- case 'i':
- if (!(options.input = fopen(optarg, "r")) ){
- perror(ERR_FOPEN_INPUT);
- exit(EXIT_FAILURE);
- /* NOTREACHED */
- }
- break;
- case 'o':
- if (!(options.output = fopen(optarg, "w")) ){
- perror(ERR_FOPEN_OUTPUT);
- exit(EXIT_FAILURE);
- /* NOTREACHED */
- }
- break;
- case 'f':
- options.flags = (uint32_t )strtoul(optarg, NULL, 16);
- break;
- case 'v':
- options.verbose += 1;
- break;
- case 'h':
- default:
當(dāng)前題目:如何寫好C main函數(shù)?
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