Programarea Calculatoarelor: Introducere la laborator

Mediul de lucru

Laboratoarele la aceasta disciplina se desfășoara pe calculatoare Mac (Apple). Ele au o interfață grafică intuitivă; în același timp, sistemul lor de operare (Mac OS) are la bază sistemul de operare UNIX, dezvoltat inițial în anii '70 la Bell Labs concomitent cu limbajul C studiat în acest curs. Vom folosi astfel utilitare existente pentru sistemele tip UNIX (inclusiv sistemele Linux pe care puteți să vi le instalați gratuit).

Lansarea unui terminal

Mediul grafic de lucru are în partea de jos o bară în care sunt reprezentare principalele programe de uz curent. Ca prim pas e util să pornim un terminal cu interpretorul de comenzi, printr-un pe imaginea cu aspect de ecran de calculator.

Lansarea unui browser

Pentru vizualizarea paginilor cu lucrările de laborator se lansează un browser, fie Safari, reprezentat printr-o busolă, fie Firefox.

Comenzi Unix

UNIX are un sistem de fișiere arborescent. Spre deosebire de sistemul de fișiere DOS/Windows, separatorul între componentele numelui de fișier (cataloage și numele propriu-zis) este caracterul / (slash) și nu \ (backslash). De asemenea, numele de fișiere nu conțin un identificator al discului fizic (A:, C:, etc.), ci întreaga ierarhie de fișiere pornește de la o rădăcină unică, notată /. În continuare, numele comenzilor sunt scrise cu caractere tip mașină de scris, argumentele lor sunt scrise cursiv, iar textul între [ ] denotă un argument opțional. Câteva comenzi de bază sunt: Pentru o navigare și manipulare mai facilă a fișierelor se poate folosi programul Midnight Commander (mc), similar lui Norton Commander/Total Commander din mediul DOS/Windows.

Compilatorul gcc

Compilatorul gcc (GNU Compiler Collection) este unul din cele mai performante compilatoare pentru limbajul C, și e realizat în același model de distribuție gratuită a sursei ca și celelalte componente ale sistemului GNU/Linux.
Fișierele sursă au în mod convențional extensia .c. Obișnuit, pentru a compila programul nume.c, se execută comanda
gcc -o nume nume.c
Argumentul nume al opțiunii -o indică numele dat executabilului (de obicei, același nume de bază ca și pentru sursă). Dacă nu se folosește opțiunea -o nume, executabilul e denumit implicit a.out. [În UNIX, fișierele executabile nu sunt identificate prin extensie (cum ar fi .exe), ci printr-un atribut (permisiune de execuție) care în acest caz e setat automat de compilator].
Pentru a compila programe cu funcții matematice standard e nevoie de biblioteca libm. În acest caz, se folosește opțiunea -l urmată, fără spațiu, de numele bibliotecii (fără prefixul lib folosit convențional pentru toate bibliotecile). De exemplu:
gcc -lm -o prog prog.c
La compilare, e utila generarea cat mai multor avertismente. Aceasta se specifica cu optiunea -Wall (warnings: all).
Opțiunile la compilare pot fi introduse în orice ordine. E important de înțeles că -o nume e o singură opțiune, chiar dacă e formată din două cuvinte separate prin spații. E incorectă intercalarea altor opțiuni între -o și nume. De exemplu, în comanda
gcc -o -Wall nume nume.c se interpretează -Wall ca nume dorit al fișierului de ieșire.
Alte opțiuni pentru gcc vor fi discutate ulterior.

Editorul Emacs

Emacs este un editor puternic și flexibil care folosește în același timp și ca mediu integrat de dezvoltare de programe și oferă multe alte facilități (e-mail, browser web, etc). Emacs poate fi ușor adaptat preferințelor fiecărui utilizator și interfațat cu alte programe scriind funcții (extensii) în LISP. Frecvent folosită este versiunea xemacs, realizată special pentru mediul X Windows. Emacs este un program complex, de dimensiuni mari. Pentru nevoile uzuale de programare se pot folosi cu succes editoare similare mai simple, cum ar fi jed sau xjed.

Comenzi Emacs

Emacs are o mare varietate de comenzi care pot fi adaptate preferințelor utilizatorului. Pentru o introducere (în limba română) a celor mai utilizate, apelați din meniu Help -> Tutorials -> Romanian. O listă concisă cu comenzile cele mai simple găsiți de exemplu aici. Majoritatea comenzilor Emacs la nivel de caracter, cuvânt și linie au fost încorporate în interpretoarele de comenzi UNIX, fiind utile pentru editarea facilă și rapidă a liniei de comandă. În documentația comenzilor, apăsarea tastei control e reprezentată convențional prin prefixul C-. De exemplu, C-g înseamnă control g. Similar, prefixul M- reprezintă modificatorul meta (obținut prin apăsarea tastelor Alt sau Escape. Pentru editarea programelor C, e util să activăm opțiunea Options -> Syntax Highlighting care va colora diferit diversele elemente de limbaj, ușurând înțelegerea și detectarea erorilor.

Interfața cu gcc

Emacs oferă un mod specializat pentru compilarea programelor, permițând astfel editarea, compilarea și corectarea erorilor din același mediu. Pentru aceasta se apelează în editor comanda M-x compile (din meniu: Tools -> Compile). Pe sistemele din laborator, această comanda e personalizată (prin intermediul fișierului de configurare .emacs să efectueze compilarea cu gcc, dând toate avertismentele (-Wall) și producând un executabil cu același nume ca si sursa, dar fără extensia .c. Rezultatele compilării sunt prezentate într-o fereastră separată. Prin poziționare pe un mesaj de eroare, și apăsarea tastei Enter, cursorul se mută în fereastra de cod la poziția corespunzătoare erorii.

Erori de compilare

Pentru început, scrieți si compilați următorul program simplu, care afișează faloarea lui pi calculată cu ajutorul funcției arcsinus, prezentă cu numele asin în biblioteca standard de funcții matematice. 
#include <math.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
  printf("Valoarea lui pi este: ");
  printf("%f", 2 * asin(1));
  return 0;
}
E important să urmărim cu atenție și să înțelegem eventualele mesaje de apărute la compilare, pentru a putea corecta erorile semnalate. Câteva exemple de erori care pot apărea la transcrierea greșită a acestui program:

error: studio.h: No such file or directory
Compilatorul nu a găsit fișierul indicat, deoarece a fost scris cu nume eronat: nu este studio.h, ci stdio.h, de la Standard Input/Output.

error: syntax error before 'return'
Acest mesaj va apare dacă uităm să terminăm linia anterioară cu punct-virgulă. E important de reținut că adesea cauza reală a erorii poate să se afle de fapt puțin înainte de locul în care o detectează compilatorul. Acesta indică locul presupusei erori prin numele de fișier urmat de numărul liniei sursă, de exemplu: /home/student/pi.c:8:error: ...

error: syntax error at end of input
Această eroare va fi semnalată dacă se uită acoloada închisă } și deci fișierul se termină în mod neașteptat.

Marius Minea
Last modified: Mon Feb 25 10:45:13 EET 2008