Кафедра автоматики и электроники в машиностроении

 

 

 

 

Филоненко И.Н.

 

«Системное программирование»

 

Лабораторный практикум

 

 

 

Коломна

УДК 004.4 ББК 32.97 Ф-55

Системное программирование: Лабораторный практикум для студентов очной и очно-заочной формы обучения для специальностей: 230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем, 220201- «Управление и информатика в технических системах»: Сост. Филоненко И.Н. – Коломна: КИ (ф) МГОУ, 2010. – 53 с.

Лабораторный практикум составлен в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовкидипломированного специалиста230105 – « Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем », 220201- «Управление и информатика в технических системах».

 

Лабораторный практикум одобрен на заседании кафедры «Автоматика и электроника в машиностроении» Коломенского института (филиала) МГОУ (протокол № 6 от 15.03.10) и утвержден учебно-методическим советом.

 

УДК 004.4

ББК 32.97

© Филоненко И.Н.

© КИ (ф) МГОУ, 2010

Введение

 

Цикл лабораторных работ направлен на освоение студентами принципов построения и функционирования операционных систем и вопросов создания параллельных взаимодействующих задач, выполняющихся в мультизадачных операционных системах.

Практическую реализацию заданий практикума предлагается разрабатывать на языке программирования С и отлаживать под управлением ОС UNIX или Linux. В процессе выполнения лабораторных работ студенты осваивают работу в ОСUNIX под управлением командного интерпретатора Bourne Shell, а также создание параллельных процессов в UNIX и алгоритмы их взаимодействия с использованием интерфейса системных вызовов, описанных в POSIX – стандарте.

Первая работа (4 часа) посвящена практическому освоению базовых принципов программирования на языке С в ОС UNIX.

Вторая работа (4 часа) направлена на освоение принципов работы под управлением командного интерпретатора Bourne Shell в ОС UNIX, изучение языка интерпретатора Bourne Shell и организацию сценариев, выполняемых этим интерпретатором.

Третья работа (8 часов) предназначена для освоения программного управления (на С ) свойствами процесса в ОС UNIX, а также программирование создания процесса в ОС UNIX средствами языка С. Во второй части работы(4 часа) студенты осваивают моделирование команд интерпретатора Bourne Shell в программах на языке С с низкоуровневым управлением вводом-выводом средствами С.

Четвертая работа (8 часов) посвящена практическому освоению организации взаимодействия процессов через pipe в программах на С в UNIX а так же реализации модели клиент-сервер с использованием FIFO.

 

 

Лабораторная работа № 1

Введение в язык С

 

 

Цель работы

Освоить на практике организацию программ на языке С, применение основных функций ввода/вывода, управляющих структур, структур данных типа массив, а так же отладку и выполнение программ в ОС UNIX (Free BSD).

 

 

Домашнее задание

1. Изучить структуру программ на С.

2. изучить синтаксис объявления величин в программе на С.

3. Освоить синтаксис и выполнение управляющих структур языка С: присвоение, разветвление, цикл.

4. изучить организацию ввода/вывода с помощью библиотечных функций С ( Scanf, printf, getchar, putchar ).

5. изучить команды компиляции программы на С в ОС UNIX ( gcc ) и запуск исполняемого файла ( a.out ).

 

 

Выполнение работы

1. Загрузить версию ОС UNIX – PC BSD 4.0.

2. Открыть терминальное окно для организации режима командной строки.

3. Организовать собственную папку в домашней директории /Home/Student.

4. Войти в редактор Kwrite и файл Noname сохранить в своей папке под собственным именем с расширением .с.

5. Набрать текст простой программы на С для вывода на экран сообщения:

«Hello, world»:

# include < stdio.h>

Main()

{

Printf(“Hello, world”);

}

и сохранить текст в файле с расширением .с.

6. Откомпилируйте программу с помощью команды:

> gcc firle1.c

Если компиляция прошла без ошибок, должен быть сформирован файл исполняемый a.out.

Примените ключ (-о) для получения откомпилированного файла с собственным именем file1.out.

Запустите file1.out на выполнение и проверьте полученный на экране вывод.

7. Измените программу так, чтобы каждое из слов фразы «Hello, world» выводилось с новой строки (ключ (\n)).

8. Наберите в файле file2.c программу для вывода таблицы температур по Фаренгейту и их соответствие по шкале Цельсия (формула ⁰С=(5/9)(⁰F-32) );

#include < stdio.h>

Main()

{

Int far, cels, lo, up, step;

lo=0;

up=300;

step=20;

far=lo;

while (far< =up){

cels=5*(far-32)/9;

printf(“%d\t %d\n”, far, cels);

far=far+step; }

}

Измените выражение для вычисления след.обр.: cels=5/9*(far-32);

Объясните полученный результат. Измените программу так, чтобы выводились результаты как вещественные числа с фиксированной точкой, и организуйте вывод заголовка над таблицей.

9. Измените программу следующим образом:

а) чтобы вывод таблицы был прежним, но вместо оператора цикла while

используйте оператор:

for (< пар.ц.> =< нач. знач.>; < пар. ц.> < =< кон. знач.>;

< пар.ц.> = < пар.ц.> + < шаг> ) {операторы тела цикла};

убедитесь в идентичности выводимой таблицы прежнему варианту;

б) вместо задания значений параметрам с помощью присваиваний

используйте функцию scanf, которая считывает данные из потока ввода.

Например, для ввода даты:

Int day, year;

char month[20];

scanf(“%d %s %d”, & day, month, & year);

Внимание: аргументы функции scanf должны быть указателями.

10. Наберите в редакторе kwrite программу для подсчета символов во входном потоке, который заканчивается специальной константой EOF (это целое число):

#include < stdio.h>

Main()

{

Int nc;

Nc=0;

While (getchar()! = EOF)

++nc;

Printf(“%d\n”, nc);

}

11. Напишите и отладьте программу на С для подсчета числа строк во входном потоке (каждая строка заканчивается символом (\n)).

12. Составьте программу на языке С в соответствии с вариантом задания табл. 1, отладьте ее и включите в отчет по лаб. раб.

 

 

Таблица 1

№ вар.	Текст задания
	Написать программу для подсчета количества каждой из цифр (от 0 до 9) во входном потоке. Результаты сохранить в статическом массиве Ndigit[10] Замечание: значение символа – цифры равно значению ее кода минус код ноля
	Ввести массив целых чисел из 10 элементов. Найти среднее арифметическое элементов массива и выяснить есть ли такое значение среди элементов массива
	Дан массив N вещественных чисел. Найти max элемент и его номер.
	Написать программу для подсчета количества чисел во входном потоке. Числа сохранить в массиве.
	Дан массив N целых чисел. Отсортировать его в порядке возрастания методом «пузырька» (прямой обмен)
	Дан массив N целых чисел, отсортированных в порядке возрастания. Методом бинарного поиска найти в массиве номер заданного целого х или вывести сообщение о его отсутствии.
	Ввести массив N вещественных чисел. Определить сколько раз в массиве происходит смена знака.

 

 

Контрольные вопросы

 

 

1. Структура программы на языке С.

2. Назначение директивы include.

3. Функции для управления вводом / выводом на С.

4. Объясните назначение и использование системной константы EOF.

5. Организация статического и динамического массива в программе на С.

6. Организация строки в языке С.

 

 

Лабораторная работа № 2

Основы работы в OC UNIX. Работа с командным интерпретатором

Bourn Shell в интерактивном режиме.

Организация командных файлов

 

 

Цель работы

 

 

Изучить работу команд интерпретатора Bourne Shell в ОС UNIX; освоить синтаксис написания команд и организацию командного файла (скрипта) в ОС UNIX. Освоить работу в одном из текстовых редакторов UNIX (например, KWriter). С помощью языка Bourne Shell научиться составлять скрипты и работать с ними.

 

 

Содержание работы

 

 

1. Изучить программные средства языка интерпретатора Bourn Shell.

2.Ознакомиться с устройством файловой системы UNIX (упрощенное понятие). Изучить основные команды для работы с файлами, пользуясь методическими указаниями.

Выполнить в интерактивном режиме задания 1-6.

3. Освоить правила организации и запуска скрипта в OC UNIX.

Выполнить задание 7.

4. Освоить структуру программы на С, функции ввода/вывода.

Выполнить задание 8.

5. Составить отчет и защитить работу преподавателю, ответив на контрольные вопросы.

 

Методические указания к работе

Работа в современной версии ОС UNIX существенно отличается от работы с ОС UNIX пятнадцатилетней давности. Широкое распространение получил графический интерфейс, множество цветов, всевозможные графические утилиты настройки различных подсистем и т.д. Тем не менее, основой основ пользовательской среды и соответственно взаимодействия между пользователем и ОС является командная строка.

Основные назначения командного интерпретатора в ОС UNIX

1. При регистрации пользователя в системе первой запускаемой программой является командный интерпретатор. С него начинается " жизнь" всех остальных пользовательских процессов. Рассмотрим более подробно примерную схему работы пользователя в ОС UNIX.

После запуска ОС инициализирует процесс getty(1M) (сервер терминального доступа), запускающий программу login (1), запрашивающую у пользователя имя и пароль для входа в систему.

2. Если пользователь ввел корректные имя и пароль , login(1) запустит программу, путь к которой указан в последнем поле файла passwd, как правило, являющейся командным интерпретатором.

Командный интерпретатор исполняет инициализационный файл и выдает системное приглашение на терминал. После этого пользователь может начинать свою обычную работу.

После завершения работы командного интерпретатора (например, командой exit ) пользователь завершает свою работу в системе.

3. Командный интерпретатор - это удобный и простой язык программирования очень высокого уровня, позволяющий конструировать из различных утилит UNIX сложные структуры. Исполняемые файлы, содержащие команды Shell, называются скриптами.

4. При входе пользователя в систему командный интерпретатор запускает инициализационный скрипт, устанавливающий конкретное окружение пользователя, такие как тип терминала, пути поиска программ, путь к почтовому ящику и т.д. Естественно, для каждого командного интерпретатора существует свой специальный инициализационный файл.

Для командного интерпретатора Bourne Shell - инициализационный файл - profile.

 

 

Синтаксис языка Bourne Shell

Bourne Shell является достаточно развитым языком программирования даже для выполнения достаточно сложных заданий. Но, из-за особенностей работы скриптов shell (аналогично вводу с пользовательского терминала) не следует ждать высокой скорости обработки. Для этих задач существует, например, язык С.

 

 

Общий синтаксис скрипта

Синтаксис вызова команды из командного интерпретатора в самом общем случае обычно выглядит следующим образом:

 

< command> < flags> < arguments>

> ls -l /home/user1

Признаком флага является знак " -" перед флагом.

 

Командный интерпретатор позволяет группировать команды.

cmd1; cmd2 - последовательное выполнение команд.

cmd1 & - выполнение в фоновом режиме (демон).

cmd1 & & cmd2 - выполнение cmd2 в случае успешного завершения cmd1.

cmd1 || cmd2 - выполнение cmd2 в случае ненормального завершения cmd1.

Для группировки команд можно также использовать скобки " {}".

cmd1 & & cmd2; cmd3 - cmd2 будет выполнена только при условии успешного завершения cmd1, и не зависимо от этого будет далее выполнена cmd3.

cmd1 & & {cmd2; cmd3}

Обе команды cmd2 и cmd3 будут последовательно выполнены только в случае успешного завершения cmd1.

Скрипт представляет собой самый обычный текстовый файл. Командный интерпретатор последовательно считывает строки этого файла и последовательно их исполняет. Для того чтобы можно было запустить скрипт на исполнение необходимо иметь права на чтение (командный интерпретатор читает строки файла) и на исполнение (запуск команд и утилит) этого скрипта.

 

Комментарием в shell является строка, начинающаяся со знака " #".

 

# ЭТО КОММЕНТАРИЙ

 

Комментарий не обязательно должен занимать всю строку, например:

cat /var/run/inetd.pid # вывести на консоль PID интернет-супердемона

 

Поскольку в системе может находится не один командный интерпретатор, то путь к интерпретатору указывается в первой строке скрипта следующим образом:

 

#! /bin/sh

 

Переменные

 

Все переменные в Shell текстовые. Т.е. представляют собой в общем случае строку символов определенной длины. Вобщем то сам по себе Shell может работать только с двумя типами данных, это строка и файл. Тем не менее это не умаляет роль командного интерпретатора в системе. Имя переменной аналогично представлению идентификатора, т.е. может состоять из букв, цифр и знаков подчеркивания, причем начинаться имя переменной может либо со знака подчеркивания либо с буквы, но никак не с цифры. Для присваивания значения переменной используется знак присвоения " =". Для того, чтобы воспользоваться переменной следует перед ее именем поставить знак " $". Использование переменных в Shell называется подстановкой.

 

variab1=25 # Не число 25, а строка " 25"

variab2=" SYS ADMIN" # Кавычки, потому что пробел

Имя переменной и ее значение относительно знака присваивания " =" должно быть записано без пробелов.

$ echo $variab2

SYS ADMIN

Используя утилиту echo(1) выполняем вывод на консоль переменной. Конечно, значение одной переменной можно присвоить другой переменной.

variab1=$variab2

Здесь переменной variab1 было присвоено значение переменной variab2. Существуют и иные способы присвоения значений переменным. Одно неизменно: значение переменной это - строка. Например, значение переменной можно присвоить, используя строку вывода некоторой команды.

variab3=`cat /var/run/inetd.pid`

Здесь переменной variab3 присваивается значение вывода, полученной от команды, заключенной в одинарные кавычки. В данном случае значение переменной variab3 будет PID демона inetd. Значение переменной можно получить и интерактивно, т.е. с клавиатуры.

echo -n " Введите свое имя"

Read username

 

При запуске командный интерпретатор выведет строку " Введите свое имя" и будет ждать ввода с клавиатуры. Строка, введенная пользователем, и будет значением переменной username. При использовании любой переменной Shell подставляет ее значение.

 

 

Встроенные переменные

 

 

Кроме переменных, которые можно определить в явном виде, для Shell существуют также встроенные переменные, сокровенный смысл которых существует только в контексте получения ее значения.

Встроенные переменные:

$1, $2, $3. .. Позиционные параметры скрипта.

$# Число позиционных параметров (десятичное).

$? Код возврата предыдущего процесса.

$$PID текущего Shell.

$! PID последнего процесса, запущенного в фоновом режиме.

$* Все позиционные параметры скрипта, передаваемые заключенными в кавычки:

" $*" - " $1 $2 $3..."

$@ Все позиционные параметры скрипта, передаваемые как отдельные строки, заключенные в кавычки.

$@ - " $1" " $2" " $3" ....

Поясним встроенные переменные Shell на примере.

Текст скрипта Запуск скрипта

#! /bin/sh $./script1.sh par1 par2 par3

echo script $0 script./script1.sh

echo $1 $2 $3 par1 par2 par3

 

Здесь наблюдается полная аналогия с argv при вызове функции main() в языке С. Встроенную переменную $# используют в том случае, когда необходимо убедится в том, что скрипту было передано нужное количество параметров.

Текст скрипта:

#! /bin/sh

if [ $# -lt 3 ]; then

echo missing parameters! usage: $0 par1 par2 par3

Exit 1

fi

В данном скрипте используется условный параметр if и команда test. Интуитивно понятно, что происходит сравнение количества переданных параметров (переменная $#) и если это значение меньше 3, тогда на консоль выводится сообщение. Строка " exit 1" формирует код возврата скрипта равный единице. В OC UNIX за успешное завершение принят код возврата " 0". Если код возврата не равен нулю, это означает ошибку.

 

 

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. К выполнению лабораторных работ по курсу «Элементная база электроники»
2. Кафедра «АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ»
3. Кафедра «Безопасность жизнедеятельности
4. Кафедра «Безопасные информационные технологии».
5. Кафедра «Бухгалтерский учет, аудит, статистика»
6. Кафедра «Бухгалтерский учет, финансы, анализ экономической деятельности и аудит»
7. Кафедра «Государственное и муниципальное управление»
8. Кафедра «Государственное и муниципальное управление»
9. Кафедра «Информационные системы и технологии управления в строительстве»
10. Кафедра «Конституционное и муниципальное право»
11. Кафедра «Менеджмент на транспорте»
12. Кафедра «Менеджмент организаций»