【Unix/Linux编程实践】从零做起：编写who命令

《Unix/Linux编程实践教程》着实有意思。

通常我们要做一件事情，会想着先储备足够的知识再来动手。但繁杂的知识往往成为一个问题，因此快速的学习能力显得尤为重要。说这本书有意思，是因为作者不是一上来就把知识点罗列出来，而是教我们如何一步步去获得我们需要的信息or知识。

下面我们看看怎样从零开始，编写一个简单的who命令！

1.who命令能够做什么？

#首先，实际使用一下～
$ who

#查看联机帮助
$ man who

2.who命令是如何工作的？

#阅读联机帮助
$ man who

从联机帮助中我们可以知道，已登陆用户的信息是放在文件/var/adm/utmp中的，who通过读取该文件来获取信息。

另外，帮助里说，文件的格式是 utmp(4)，那么我们循着这一步看一下：

$ man 4 utmp

(此外，我们可以通过 man -k utmp来搜索联机帮助，-k选项可以根据关键字来搜索联机帮助)

从联机文件里我们可以知道，utmp文件里保存的是结构数组，数组元素是utmp类型的结构，我们可以在utmp.h中找到utmp类型的定义！而utmp.h存放在/usr/include目录中。

所以下一步我们可以查看下utmp.h：

$ more /usr/include/utmp.h

通过联机文件，我们从一开始对who一无所知，到现在的初步了解，不得不说man真的很好用！

现在，我们可以猜测下who的工作原理：打开/var/adm/utmp文件，从文件中读取数据结构数组，然后显示出来！

3.如何编写who？

我们需要做的两件事：

1.从文件中读取数据结构

2.将结构中的信息以合适的形式显示出来

问题1：如何从文件（file）读取（read）数据结构？

#搜索与file和read有关的主题
$ man -k file | grep read

我们可以找到一个可能的目标： read(2)

$ man 2 read

通过这个我们可以知道，该系统调用可以将文件中一定数目的字节读入一个缓冲区——为读取一个数据结构，我们可以用sizeof(struct utmp)来指定每次读入的字节数。另外，read打开的是文件描述符，那么如何获得文件描述符呢？

我们可以从联机帮助中的RELATED INFORMATION中看到一个open(2)，也许这个是我们要找的，于是可以查看open的联机帮助，从中我们又可以找到close！

所以答案是：使用open，read，close。

接下来的工作就是读懂这3个系统调用的用法，然后付诸实践！

4.实践

/* who1.c - a first version of the who program * open, read UTMP file, and show results */
#include <stdio.h>
#include <utmp.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define SHOWHOST /* include remote machine on output */

int main()
{
    struct utmp current_record; /* read info into here */
    int     utmpfd;     /* read from this descriptor */
    int     reclen = sizeof(current_record);

    if ( (utmpfd = open(UTMP_FILE, O_RDONLY)) == -1 ){
        perror( UTMP_FILE );    /* UTMP_FILE is in utmp.h */
        exit(1);
    }

    while ( read(utmpfd, &current_record, reclen) == reclen )
        show_info(&current_record);
    close(utmpfd);
    return 0;           /* went ok */
}
/* * show info() * displays contents of the utmp struct in human readable form * *note* these sizes should not be hardwired */
show_info( struct utmp *utbufp )
{
    printf("%-8.8s", utbufp->ut_name);  /* the logname */
    printf(" ");                /* a space */
    printf("%-8.8s", utbufp->ut_line);  /* the tty */
    printf(" ");                /* a space */
    printf("%10ld", utbufp->ut_time);   /* login time */
    printf(" ");                /* a space */
#ifdef SHOWHOST
    printf("(%s)", utbufp->ut_host);    /* the host */
#endif
    printf("\n");               /* newline */
}

编译运行，我们发现有一些问题：
存在空白的记录；
登陆时间格式显示有问题；

针对这两点的解决方法我就不在这里细说啦～

整体感受下来，思路很清晰，作者从初学者的角度，一点一点把我们想要的知识，信息纠出来，虽然很简单，但是跟随作者的节奏实践下来，真的觉得很爽！

在举了who的例子之后，作者又给了一个实现cp的例子，十分简单。这样子看来，好像UNIX编程挺简单的？

我们要明白，虽然功能是实现了，但是如果文件太大，那么在读，写的时候，岂不是要花费很多时间？

于是我们要再多问一个问题：如何使你的程序运行得更加有效率？

——答案是，使用缓冲。

为什么系统调用需要很多时间？

——因为系统调用在内核中，执行的时候需要从用户态切换到内核态，这个切换过程需要消耗大量时间。

在who1.c中，我们每次从utmp中读取一条记录，就像我们要煎3个蛋一样，去超市买一个，煎好，再买一个，再煎，再去买……

明智的做法应该是一次性买3个！

对应的，who程序中，我们可以一次性读取多个，比如16个utmp结构，然后显示，这样子效率就有所提高了。

缓冲技术在操作系统中应用很广泛，比如标准I/0等等～