Programarea Calculatoarelor 2: Laborator 1

UNIX şi Linux

Laboratoarele la aceasta disciplina se desfăşoara pe calculatoare rulând sistemul de operare Linux, aceasta cu mai multe obiective:

dobândirea de experienţă 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 şi generale, concept caracteristic sistemului UNIX
pregătirea pentru alte discipline (sisteme de operare, etc.)

Linux este o versiune a sistemului de operare UNIX dezvoltat iniţial 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 licenţa GNU, conform căreia codul său sursă este distribuit şi disponibil public în mod gratuit.

Comenzi Unix

UNIX are un sistem de fişiere arborescent. Spre deosebire de sistemul de fişiere DOS/Windows, separatorul între componentele numelui de fişier (cataloage şi numele propriu-zis) este caracterul / (slash) şi nu \ (backslash). De asemenea, numele de fişiere nu conţin un identificator al discului fizic (A:, C:, etc.), ci întreaga ierarhie de fişiere porneşte de la o rădăcină unică, notată /. În continuare, numele comenzilor sunt scrise cu caractere tip maşină de scris, argumentele lor sunt scrise cursiv, iar textul între [ ] denotă un argument opţional. 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 şi sub DOS/Windows, . denotă catalogul curent, iar .. catalogul părinte. Notaţia ~ se referă la catalogul personal al utilizatorului curent.
ls [nume_catalog]
Listează (afisează numele pentru) fişierele din catalogul dat (implicit: catalogul curent).
cat fişier
Afişează conţinutul fişierului
cp [opţiuni] fişier1 fişier2
Face o copie a lui fişier1, cu numele fişier2
cp [opţiuni] fişier1 fişier2 fişier_n dir
Copiază fişierele indicate în catalogul dir.
Opţiuni: -i (interactiv): întreabă înainte de a suprascrie; -r (recursiv, folosit): copiază toate fişierele şi subcataloagele din catalogul sursă indicat.
mv [opţiuni] fişier1 fişier2
Redenumeşte fişier1, cu numele fişier2
mv [opţiuni] fişier1 fişier2 fişier_n dir
Mută fişierele indicate în catalogul dir.
Opţiuni: -i (interactiv): întreabă înainte de a suprascrie. (Un catalog e mutat implicit împreună cu întreg conţinutul, deci opţiunea -r nu mai apare, spre deosebire de copiere.
rm [opţiuni] nume_fisier
Şterge fişierul specificat. Opţiunea -i (interactiv) solicită confirmare, -f forţează (fără confirmare) iar -r şterge recursiv tot conţinutul catalogului indicat.
rmdir nume_catalog
Şterge catalogul indicat (acesta trebuie să fie gol).
man nume_comandă
Afişează pagina de manual pentru comanda indicată (cu toate opţiunile).

Pentru o navigare şi manipulare mai facilă a fişierelor se poate folosi programul Midnight Commander (mc), similar lui Norton Commander din mediul DOS/Windows.

Compilatorul gcc

Compilatorul gcc (GNU Compiler Collection) este unul din cele mai performante compilatoare pentru limbajul C, şi e realizat în acelaşi model de distribuţie gratuită a sursei ca şi celelalte componente ale sistemului GNU/Linux.
Fişierele sursă au în mod convenţional extensia .c. Obişnuit, pentru a compila programul nume.c, se execută comanda
gcc -o nume nume.c
Argumentul nume al opţiunii -o indică numele dat executabilului (de obicei, acelaşi nume de bază ca şi pentru sursă). Fără opţiunea -o, executabilul e denumit implicit a.out. [În UNIX, fişierele executabile nu sunt identificate prin extensie (cum ar fi .exe), ci printr-un atribut (permisiune de execuţie) care în acest caz e setat automat de compilator].
Pentru a compila programe cu funcţii matematice standard e nevoie de biblioteca libm. În acest caz, se foloseşte opţiunea -l urmată, fără spaţiu, de numele bibliotecii (fără prefixul lib folosit convenţional 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).
Alte opţiuni pentru gcc vor fi discutate ulterior.

Editorul Emacs

Emacs este un editor puternic şi flexibil care foloseşte în acelaşi timp şi ca mediu integrat de dezvoltare de programe şi oferă multe alte facilităţi (e-mail, browser web, etc). Emacs poate fi uşor adaptat preferinţelor fiecărui utilizator şi interfaţat cu alte programe scriind funcţii (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 preferinţelor utilizatorului. Pentru o introducere (î n limba română) a celor mai utilizate, apelaţi din meniu Help -> Tutorials -> Romanian. O listă concisă cu comenzile cele mai simple găsiţi de exemplu aici. Majoritatea comenzilor Emacs la nivel de caracter, cuvânt şi linie au fost încorporate în interpretoarele de comenzi UNIX, fiind utile pentru editarea facilă şi rapidă a liniei de comandă.

Interfaţa cu gcc

Emacs oferă un mod specializat pentru compilarea programelor, permiţând astfel editarea, compilarea şi corectarea erorilor din acelaşi mediu. Pentru aceasta se apelează în editor comanda M-x compile. Această comandă poate fi personalizată pentru a executa direct compilatorul gcc pe fişierul sursă editat. Pentru aceasta, introduceţi următoarele linii în fişierul ~/.emacs şi reporniţi apoi editorul (acesta e şi un prim exerciţiu pentru folosirea sa):

(add-hook 'c-mode-common-hook
    (lambda ()
        (set (make-local-variable 'compile-command)
             (concat "gcc -Wall -o " (file-name-sans-extension buffer-file-name)
                     " " buffer-file-name))))
(defvar compiled-in-this-buffer nil
  "T if \[compile-with-same-commands] has been run in this buffer.")
(defun compile-with-same-commands ()
  "Run \[compile] with the same commands as the
last \[compile] or \[compile-with-same-commands]."
  (interactive)
  (make-local-variable `compiled-in-this-buffer)
  (if compiled-in-this-buffer
      (compile compile-command)
    (call-interactively `compile))
  (setq compiled-in-this-buffer t))
(global-set-key "\C-xc" `compile-with-same-commands)

Cu aceste modificări, comanda C-x c (control-x urmat de c) va prezenta spre confirmare linia de comandă pentru compilarea fişierului curent cu gcc (ea poate fi editată în caz de nevoie). La orice recompilare ulterioară, se va folosi automat linia anterioară. Rezultatele compilării sunt prezentate într-o fereastră separată. Prin poziţionare pe un mesaj de eroare, şi apăsarea tastei Enter, cursorul se mută în fereastra de cod la poziţia corespunzătoare erorii. Se pot defini şi alte personalizări utile. De exemplu, adăugaţi tot în fişierul ~/.emacs linia următoare:

(global-set-key [(f1)] (lambda () (interactive) (manual-entry (current-word))))

Aceasta stabileşte ca efect al tastei F1 afişarea paginii de manual pentru cuvântul aflat în dreptul cursorului (sau în apropierea lui), lucru util la vizualizarea documentaţiei pentru funcţiile standard în C.

Compilarea cu `make`

Utilitarul make este folosit pentru managementul proiectelor software, el efectuând prelucrarea automată a părţilor din sistem care sunt afectate de modificările făcute. În varianta cea mai simplă de utilizare a sa, putem compila un fişier C prog.c cu comanda
make prog Ca urmare, make va executa comanda
cc prog.c -o prog care efectuează compilarea dorită. În acest caz, make foloseşte una din regulile sale implicite: dacă există o sursă prog.c, atunci programul prog se obţine din compilarea ei cu compilatorul C numit convenţional cc, care pe sistemele Linux este doar alt nume pentru compilatorul gcc.

Marius Minea

Last modified: Wed Oct 8 11:54:25 EEST 2003