Programarea Calculatoarelor: Introducere la laborator
UNIX și Linux
Laboratoarele la aceasta disciplina se desfășoara pe calculatoare rulând
sistemul de operare Linux, aceasta cu mai multe obiective:
- dobândirea de experiență pe o platformă alternativă celei DOS/Windows
- utilizarea unui mediu frecvent folosit în dezvoltarea de programe
(compilatorul gcc, editorul Emacs, utilitarul make
pentru managementul proiectelor)
- familiarizarea cu modul de a rezolva o problema prin conectarea unor
utilitare simple și generale, concept caracteristic sistemului UNIX
- pregătirea pentru alte discipline (sisteme de operare, etc.)
Linux este o versiune a
sistemului de operare UNIX dezvoltat inițial
în anii '70 la Bell Labs concomitent cu limbajul C, folosit pentru cea mai
mare parte a implementării. Sistemul de operare Linux e un efort comun
al multor programatori, dezvoltat sub
licența GNU, conform căreia
codul său sursă este distribuit și disponibil public în mod gratuit.
Mediul de lucru
Stațiile de lucru sunt configurate cu ecranul de login fie în mod text,
fie în mod grafic. După introducerea numelui de utilizator și a parolei,
în cazul unui sistemul configurat în mod text se va introduce de la
tastatură comanda startx care va porni mediul de lucru grafic
(X Window System). Un sistem configurat grafic va intra după autentificarea
utilizatorului automat în acest mod.
Lansarea unui terminal
Calculatoarele din laborator rulează diverse versiuni de Linux și mediul
de lucru grafic poate arăta diferit. În toate cazurile, ca prim pas e util
să pornim un terminal cu interpretorul de comenzi. Aceasta se
poate face fie prin (dublu) clic pe o imagine cu aspect de ecran de
calculator, dacă apare printre simbolurile programelor frecvent folosite,
fie prin apăsarea butonului din dreapta de la mouse (pe o porțiune liberă
de ecran), și selectarea din meniul apărut a rubricii New Terminal
sau XTerm (numele programului).
Lansarea unui browser
Pentru vizualizarea paginilor cu lucrările de laborator se lansează un
browser, fie prin clic pe simbolul acestuia sau din meniu, fie din terminal,
introducând numele browser-ului ca și comandă. Majoritatea sistemelor
au instalate mozilla, dar unele au doar un browser în mod
text, numit lynx. Pentru vizualizarea unei pagini locale, se
introduce numele fișierului în locul adresei de web, iar pentru lynx
se dă ca parametru pe linia de comandă. Exemplu:
lynx /home/pclab/www/lab1.html
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:
- mkdir nume_catalog
Creează un catalog (directory) cu numele dat.
- cd [nume_catalog]
Schimbă catalogul curent, trecând în cel specificat (implicit: în
catalogul personal (home directory) al utilizatorului).
La fel ca și sub DOS/Windows, . denotă catalogul curent, iar
.. catalogul părinte. Notația ~ se referă la catalogul
personal al utilizatorului curent.
- ls [nume_catalog]
Listează (afisează numele pentru) fișierele din catalogul dat (implicit:
catalogul curent).
- cat fișier
Afișează conținutul fișierului
- cp [opțiuni] fișier1 fișier2
Face o copie a lui fișier1, cu numele fișier2
cp [opțiuni] fișier1 fișier2 fișier_n dir
Copiază fișierele indicate în catalogul dir.
Opțiuni: -i (interactiv): întreabă înainte de a suprascrie;
-r (recursiv, folosit): copiază toate fișierele și
subcataloagele din catalogul sursă indicat.
- mv [opțiuni] fișier1 fișier2
Redenumește fișier1, cu numele fișier2
mv [opțiuni] fișier1 fișier2 fișier_n dir
Mută fișierele indicate în catalogul dir.
Opțiuni: -i (interactiv): întreabă înainte de a suprascrie.
(Un catalog e mutat implicit împreună cu întreg conținutul, deci opțiunea
-r nu mai apare, spre deosebire de copiere.
- rm [opțiuni] nume_fisier
Șterge fișierul specificat.
Opțiunea -i (interactiv) solicită confirmare, -f forțează
(fără confirmare) iar -r șterge recursiv tot conținutul catalogului
indicat.
- rmdir nume_catalog
Șterge catalogul indicat (acesta trebuie să fie gol).
- man nume_comandă
Afișează pagina de manual pentru comanda indicată (cu toate opțiunile).
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. Comanda de compilare poate fi dată si prin
combinația de taste C-x c (control-x urmat de c).
Linia de comandă sugerată pentru compilare poate fi editată după dorință,
și se confirmă cu Enter. La orice recompilare ulterioară, se va
folosi automat linia anterioară.
(Dacă doriți să modificați linia de comandă folosită, re-vizitați
fișierul sursă cu comanda C-x v.
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.
Se pot defini și alte personalizări utile. De exemplu, adăugați tot
în fișierul ~/.emacs linia următoare:
(global-set-key [(f1)] (lambda () (interactive) (manual-entry (current-word))))
Aceasta stabilește ca efect al tastei F1 afișarea paginii de manual pentru
cuvântul aflat în dreptul cursorului (sau în apropierea lui), lucru util
la vizualizarea documentației pentru funcțiile standard în C.
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: Wed Oct 8 11:54:25 EEST 2003