Free Pascal (2) - Unix

Minule jsme si nainstalovali FPC na náš unixový stroj, dnes se tedy zaměříme na to, co je pro tuto kombinaci specifické, zajímavé nebo neočekávané. Podíváme se na spolupráci s operačním systémem a dnešní povídání zakončíme rychlou exkurzí do vnitřností kompilátoru.

21.4.2004 10:00 | Aleš Hakl | přečteno 14312×

Pascal není zrovna jazyk vymyšlený pro použití v unixovém prostředí, Free Pascal ovšem tento nedostatek poměrně dobře překonává. Základem spolupráce s unixem je jednotka linux, toto pojmenování je poněkud matoucí, protože se stejně jmenuje i pro jiné unixy. Tato knihovna obsahuje pascalské deklarace různých funkcí a maker důvěrně známých programátorům v C a některé pomocné funkce (konverze čísel z osmičkové soustavy...).

Vzhledem k tomu, že se jedná o vlastně standardní unixové funkce, jsou prakticky všechny dokumentovány v sekci 2 manuálových stránek. I přesto obsahuje dokumentace Free Pascalu jejich zběžné popisy.

Použití této jednotky si ukážeme na práci s procesy. Voláním fork(2) vytvoříme dceřiný proces, který vypíše text na obrazovku a skončí. Čistě z demonstračních důvodů použijeme na začátku programu funkci uname(2), která vrací parametry operačního systému. Z mých pokusů vyplynulo, že v NetBSD není dostupná a tak jsem jí z verze kterou jsem testoval na NetBSD vypustil, na celkovou funkčnost to nemá vliv (Pravdou je že tuto funkci jsem tam dal zejména proto aby na screenshotech z NetBSD bylo něco vidět ^_~).

Zde naplníme strukturu utsrec typu utsname informacemi o operačním sytému prostřednictvím funkce uname(2). Obsahem této struktury je několik polí znaků obsahujících C-style řetězce, proto je pomocí funkce StrPas z jednotky strings převedeme na pascalské řetězce a následně vypíšeme:

uname(utsrec);
writeln('OS: ',StrPas(utsrec.sysname),' ',StrPas(utsrec.release));

Nyní vytvoříme voláním fork(2)dceřiný proces a ošetříme případné chyby:

pid:=fork;
if pid=-1 then begin
  writeln('Chyba při vytváření procesu.');
  halt(1);
end;

Odtud už běží dva procesy, v dceřiném procesu má proměnná pid hodnotu 0, zatímco v rodičovském procesu obsahuje PID procesu dceřiného. Pokud volání fork(2) vrátí -1, znamená to, že došlo k chybě, jejíž kód nalezneme v proměnné LinuxError (Opět, stejně se jmenuje i na jiných unixech, je to pouze jméno přiřazené proměnné errno z C.). Pokud volání fork(2) vrátí něco jiného, je něco špatně a měli bychom se zamyslet nad kvalitou našeho operačního systému ^_~.

Následuje vlastní kód dceřiného procesu:

if pid=0 then begin
  writeln('Dceřiný proces, PID rodiče:',GetPPID);
  writeln('Stiskni RETURN...');
  readln;
  writeln('Dceřiný proces končí s návratovou hodnotou 0');
  halt(0);
end;

Dceřiný proces (tj. ten kde fork vrátil 0) zjistí prostřednictvím volání getppid(2) PID rodičovského procesu (tzv. PPID), to následně vypíše. Potom počká na stisk klávesy Return (Enter, CR et cetera, znáte to ^_^) a nakonec skončí s návratovou hodnotou 0.

A rodičovský proces dále pokračuje ve své (v našem případě žádné ^_^) činnosti. Rodičovský proces by si měl po skončení dceřiného procesu vyzvednout jeho návratovou hodnotu voláním waitpid(2). Pokud tak neučiní, dceřiný proces zůstane v systému jako takzvaný "zombie". Takovéto procesy už většinou nezabírají žadnou paměť, ale zůstávají zapsány v tabulce procesů, odkud je vymaže až volání waitpid(2).

writeln('Rodičovký proces, PID potomka:',pid);
writeln('Čekám na potomka...');
WaitPID(pid, @status, 0);
writeln('Potomek skončil s návratovou hodnotou:',status);

Funkce WaitPID je wrapper kolem systémového volání waitpid(2). Dle mého názoru není vyřešena zrovna čistě, z čehož pramení ona lehce netradiční syntaxe s referenčním operátorem @. První parametr této funkce určuje skupinu procesů, na které čekáme a poslední parametr určuje další možnosti (například neblokující režim), bližší detaily naleznete v manuálové stránce waitpid(2) nebo v dokumentaci jednotky linux.

 

Dalším jistě zajímavým tématem je kompatibilita se standardními jednotkami Borland Pascalu. Překvapivým faktem je, že jednotky crt a graph v linuxu fungují. Jednotka crt v podání Unixových portů Free Pascalu je poměrně funkční wrapper kolem knihovny ncurses (což ovšem programátory v pascalu nemusí v podstatě zajímat ^_^). Kdežto jednotka graph funguje jako rozhraní ke knihovně svgalib.

Tento přístup sice usnadňuje portování programů z DOSu, ale není příliš vhodný, pokud píšeme program přímo pro unix. Obzvláště jednotka graph je pro běžné použití silně nevhodná, bylo by mnohem užitečnější, kdyby pro zobrazování používala přímo X11 nebo například knihovnu SDL. Osobně bych nedoporučoval používat tyto knihovny pro vývoj nového software, u kterého nám jde o rozumné začlenění do zbytku našeho unixového systému.

Free Pascal Compiler normálně produkuje staticky linkované binárky, které by neměli mít závislosti na okolí, i přesto zůstává jejich velikost na poměrně rozumné úrovni. V případě použití některých jednotek (například gtk) se toto chování změní a výsledný soubor je slinkován dynamicky.

Na zavěr dnešního dílu se pokusím objasnit, proč je kompilace programu ve Free Pascalu výrazně rychlejší než u programu v C (a nedejbože C++) prostřednictvím například gcc. Ačkoliv mnoho lidí tuto vlastnost svádí na optimalizace, které gcc provádí, není to jediný důvod. Nejpodstatnějším důvodem je existence jednotek v pascalu - rozhraní takové jednotky se při první kompilaci zpracuje do binární podoby a příště se jednotka nemusí syntakticky analyzovat. Takže pokud ve Free Pascalu uděláme program HelloWorld, kompilátor musí zpracovat pouze tři řádky tohoto programu. Zatímco kompilátor C u ekvivalentního programu zpracovává řádově tisíce řádek hlavičkových souborů, ve které se rozvine direktiva preprocesoru #include <stdio.h>.

Opět vyzvu k tomu abyste se vyjádřili v diskuzi, kudy pokračovat. Původně jsem přemýšlel, že bych další díl věnoval lehkému úvodu do práce se sítí, ale raději si počkám na ohlasy v diskuzi. Nashledanou příští středu (doufám ^_^) u dalšího dílu.

Online verze článku: http://www.linuxsoft.cz/article.php?id_article=108