Потоки

В каждом языке есть свой способ напечатать результат на экран.

Javascript:

PHP:

Python:

Java:

Ruby:

Несмотря на разнообразие языков и способов печати, с точки зрения операционной системы все программы работают абсолютно идентично. При старте любой программы операционная система связывает с ней три потока:

• STDIN (Standard Input)

• STDOUT (Standard Output)

• STDERR (Standard Error)

Для языка программирования эти потоки выглядят как файлы, и взаимодействие с ними происходит как с файлами. В этом уроке мы изучим, как работают потоки на базовом уровне.

Начнем с потока STDOUT. Он отвечает за вывод на экран. Во время каждой печати на экран в программе на любом языке происходит следующие два шага:

• Функция печати записывает данные в поток STDOUT с помощью функции write

• Операционная система решает, куда вывести результат. По умолчанию вывод происходит на экран терминала

Чтобы хорошо понять эту тему, нужно подробно изучить устройство операционных систем, в частности подсистемы, отвечающей за процессы и файловую систему. Но мы попробуем кратко рассказать самое важное для понимания.

В двух словах, языки программирования не взаимодействуют с монитором и железом в целом. За взаимодействие с железом целиком и полностью отвечает операционная система. Программы могут только лишь попросить операционную систему выполнить ту или иную задачу.

При таком разделении реализация языков программирования сильно упрощается. Достаточно знать про существование STDOUT и уметь писать в этот поток, а дальше все сделает операционная система.

Именно благодаря такому разделению и потокам, можно написать программу на одном компьютере и без проблем запустить ее на другом компьютере с другой конфигурацией и монитором.

Самое удивительное начинается дальше. Операционные системы позволяют подменять потоки при старте системы, что открывает интересные возможности.

Например, вывод любой команды в bash можно не выводить на экран, а записать в файл:

Запустив эту команду, вы не увидите на экране ничего нового. Зато в текущей директории появится файл output:

Операция, которую мы сделали выше, называется перенаправление потоков.

Символ > означает, что нужно взять вывод из команды слева и отправить его в файл, указанный справа. Этот символ > всегда перезаписывает файл.

Такое перенаправление работает с абсолютно любой командой, которая выводит результаты своей работы в консоль:

Если нужно не перезаписывать, а добавлять, то используйте >>.

Для экспериментов с выводом удобно использовать встроенную команду echo. Она принимает на вход строчку и выдает ее в STDOUT, который уже можно перенаправлять:

Кроме стандартного вывода, с каждым процессом ассоциируются два дополнительных потока:

• STDERR — вывод ошибок

• STDIN — стандартный ввод

STDIN работает в обратную сторону: через него программа может получать данные на вход.

В *nix-системах встроена утилита wc (сокращение от word count). Она умеет считать количество слов, строк или символов в файле. Когда мы говорим о файле, то в *nix-системах это почти всегда означает, что данные можно передать и в стандартный поток ввода:

Выглядит довольно логично — стрелка меняет свое направление в другую сторону и содержимое файла отправляется в поток STDIN запускаемой программы wc.

Теперь объединим перенаправление ввода и вывода:

Кстати, таким же способом можно отправить вывод на печать, но мы оставим эту возможность на самостоятельное изучение.

Последний вопрос связан с тем, зачем нужен поток STDERR.

Поток STDERR позволяет отделить нормальный вывод программы от возникающих ошибок.

Как и STDOUT, он по умолчанию выводит информацию на экран. Такой подход удобен при ведении логов, для реагирования и отладки.

Будьте осторожны, потому что перенаправление вывода в файл перенаправляет только STDOUT. Убедиться в этом очень просто.

Если попробовать отобразить содержимое несуществующей директории, то команда ls выдаст ошибку:

Теперь попробуем перенаправить вывод в файл output:

Перенаправление есть, но сообщение вывелось на экран. Это произошло именно по той причине, что STDERR остался привязан к экрану, а внутри файла output — пустота. Решить эту задачу можно несколькими способами.