Plan

Systèmes d'exploitation

Réseaux

Système de fichiers en Unix

Le shell Unix

Le langage C. Typage faible. C++. Ansi C

Manipulations des chaines de caractères et des pointeurs en C

Environnement de programmation adb, dbx, gdb

Exercices

Systèmes d'exploitation (operating systems)

Applications

Librairies systèmes (entrées/sorties)

Appels système (read, write)

Noyau unix (/vmunix)

Le système est l'ensemble des librairies, des appels-système et du noyau.

Systèmes (historique)

traitement par lots (batch)

multiprogrammation (60-65)

temps partagé (1963, SDS 930, Butler Lampson, UCB; 1967, GE 645 Multics, Corbato -- Organick, MIT)

temps partagé standard (1969, PDP 7--11, Unix, Ken Thompson, Dennis Ritchie, Bell labs; 1979, Vax/750, Bill Joy, Ozalp Babaoglu, UCB)

TIT     .MULTICS SYSTEM : AN EXAMINATION OF ITS STRUCTURE
ZAUT    .ORGANICK, ELLIOTT I.
DAT     .1972
EDI     .MIT PRESS,CAMBRIDGE, MA

Autres systèmes:

Alto, Dorado, Macintosh, Taos (Xerox PARC)

CTSS, ITS (MIT)

Tops10/20, Sail (DEC, SU)

SunOS, System V, Posix (Sun, AT&T)

Mach (CMU), OSF (complément de Sun et AT&T)

VMS, Windows NT ... Sprite, Opal, Plan 9, Topaz

Réseaux

Réseaux locaux: distribution des fichiers, interaction.

Interconnexion: courier, transferts de fichiers.

Technologie

Réseaux locaux (1975, Ethernet, Metcalfe, Xerox PARC, 3-10Mbds; Token ring 10Mbds, CMU/ITC; 1985 FDDI 100Mbds, INRIA; 1990 1Gbds, DEC/SRC)

Interconnexion (ARPAnet 1970; uucp 1980; Internet 1985)

Système de fichiers Unix

Arborescent

Liens en dûr, et liens symboliques

/vmunix le noyau du système

/etc/init le programme qui s'exécute au boot:

• Il lance l'interpréteur de commandes /bin/sh sur le fichier /etc/rc (en multi-utilisateur) et ainsi initialise les partitions du système de fichiers, le réseau, nettoie les fichiers temporaires de /tmp, lance les démons, la comptabilité et les spoolers.



• Puis il lance pour tous les terminaux marqués dans /etc/ttys un programme d'écoute correspondant. En général, ce programme est /etc/getty qui initialise la ligne, fixe un process group; ses actions décrites dans /etc/gettytab sont paramétrées par le type de terminal. Pour les lignes marquées interactives, on envoie la banière de login, et on lit le nom de l'utilisateur (knaff).



• On exécute alors le programme /bin/login knaff. Si ce dernier réussit (bon mot de passe qui figure dans /etc/passwd), un shell (interpréteur de commandes) démarre. Il y a plusieurs shell possibles. La correspondance entre l'utilisateur et le shell est indiquée dans /etc/passwd.

Système de fichiers Unix (exemples)

/bin, /usr/bin, /usr/local/bin, /usr/ucb binaires des commandes

/lib, /usr/lib, /usr/local/lib librairies

/tmp fichiers temporaires

/usr/users/cie6/knaff home directory (la correspondance se trouve dans /etc/passwd)

/etc fichiers annexes système

/dev les périphériques

/man les manuels

L'interpréteur de commandes (/bin/sh)

faire man sh, man csh, man tcsh, man bash, man perl

faire learn sur poly

entrée/sortie standards

redirection de celles-ci

composition pipes

jokers *, ?

petit langage de contrôle

variables d'environnement

script-shells, paramètres $0, $1, $2, etc

fonctions `xxx`

quotes 'a*b', "a*$1"

TIT     .The UNIX programming environment
SLA     .Brian W. Kernighan, Rob Pike. - Englewood Cliffs, NJ
        .: Prentice-Hall, 1984. - X-357 p. ; 24 cm. - (Prentice-
        .Hall software series).

L'interpréteur de commandes (exemples)

who | wc -l

hist | spline | psplot | lpr

(cd directory1; tar cf - fichier1) | (cd directory2; tar xf -)

(date; who) > foto1

(date; who) >> foto1

mail -s URGENT levy <lettre_de_protestation

ls a*.c

echo *

emacs notre éditeur de texte favori (Richard Stallman, FSF)

Le langage C -- Dennis Ritchie (Bell labs 1972)

BCPL, B, C, typage faible, portabilité, ne pas gaspiller un seul octet

fonctions et procedures non imbriquées (pour efficacité)

manipulation agréable des pointeurs

bon interface avec Unix (tout Unix est écrit en C)

TIT     .BCPL : THE LANGUAGE AND ITS COMPILER
AUT     .Richards, Martin. / Whitby-Strevens, Colin.
DAT     .1979
EDI     .CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS,CAMBRIDGE, MA

TIT     .The C programming language
SLA     .Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie. - Englewood Cliffs,
        .NJ : Prentice Hall, 1978. - X-228 p. ; 24 cm. - (Prentice
        .Hall software series).

Exemple 1 de programme C

const N = 100;
var a: array [1..N] of integer;

procedure Insertion;

    var i, j, v: integer;

    begin
    for i := 2 to N do 
        begin
        v := a[i]; j := i;
        while a[j-1] > v do
            begin a[j] := a[j-1]; j:= j-1 end;
        a[j] := v;
        end;
    end;

#define N     100
int a[100];

void Insertion()
{
    int i, j, v;

    for (i = 1; i < N; ++i) {
        v = a[i]; j = i;
        while (a[j-1] > v) {
            a[j] = a[j-1]; j = j-1;
        }
        a[j] = v;
    }
}

Exemple 1 (suite)

void Insertion()
{
    register int i, j, v;

    for (i = 1; i < N; ++i) {
        v = a[i];
        for (j = i; (j > 0) && (a[j-1] > v); --j)
            a[j] = a[j-1];
        a[j] = v;
    }
}

Exemple 1 (suite)

&x

(références)

&p (pointeurs)

Première équation des pointeurs

        *&x == x

Horreurs en C

void Insertion()
{
    int v, *p, *q;

    for (p = &a[1]; p < &a[N]; ++p)
        v = *p;
        for (q = p; (p > &a[0]) && (*(q-1) > v); --q)
            *q = *(q-1);
        *q = v;
    }
}

void Insertion()
{
    register int v, *p, *q;

    for (p = a + 1; p < a + N; ++p)
        v = *p;
        for (q = p; (p > a) && (*(q-1) > v); --q)
            *q = *(q-1);
        *q = v;
    }
}

Exemple 1 -- Programme principal

#include <stdio.h>
#define N     100
int a[N];

void Insertion (int a[], int n)
{
...
}

int main()
{
    int x, n;

    printf ("Entrez les nombres a trier (-1 pour terminer)\n");
    n = 0;
    for (;;) {
        scanf ("%d\n", &x);
        if ((x == -1) || (n >= N))
            break;
        a[n++] = x;
    }
    Insertion (a, n);
    for (i = 0; i < n; ++i)
        printf ("a[%2d] = %d\n", i, a[i]);
}   

Remarques sur C (1)

Appel par référence == Appel par valeur sur l'adresse

void Exchange (int *p, int *q)
{
    int r;

    r = *p; *p = *q; *q = r;
}

int main ()
{
    int x, y;
    Exchange (&x, &y);
}

Deuxième équation des pointeurs:

             &a[i] == a + i

pour tout tableau a et entier i. Donc, si on a un tableau int a[1000], une procédure f de signature f(int *p) peut s'écrire f(&a[0]) ou f(a). On peut aussi déclarer la signature sous la forme f(int p[]) avec un tableau ouvert.

En C, les chaines de caractères sont des tableaux de caractères finis par le caractère null (0 en ASCII). Donc

char nom[] = "levy";

nom[0] == 'l'           nom[1] == 'e' 
nom[2] == 'v'           nom[3] == 'y' 
nom[4] == 0 == '\0' 

Remarques sur C (2)

Toute expression suivie de ";" (et précédée éventuellement d'une étiquette) devient une instruction. Comme x = 1 est une expression retournant la valeur de son membre droit 1, on écrit:

if (x == 3)
    x = 1;
else
    x = 0;
}

Une instruction composée est une suite d'éventuelles déclarations et d'instructions encadrée par { et }.

Les enregistrements ``structures'':

struct point {
    int x;
    int y;
};

struct point p, q;

... p.x = q.x - 2; ...

struct complex {
    float re;
    float im;
} z1, z2;

struct complex z3;

... z.re = 3.14; ...

Remarques sur C (3)

Structures récursives:

 
struct tnode {
    char *word;
    int count;
    struct tnode *left;
    struct tnode *right;
}

struct t {
    ...
    struct s *p;
};

struct s {
    ...
    struct t *q;
}

Pointeurs vers des structures:

struct tnode *p; 

...(*p).left...  
...p->left...

Pointeurs vers des fonctions:
int *f(); est une fonction retournant un pointeur vers des int
int (*pf)(); est un pointeur vers une fonction

Remarques sur C (4)

Unions (type somme ou variant):

union complexe { 
   struct cartesien {
       float: re;
       float: im;
   };
   struct polaire {
       float: rho;
       float: theta;
   };
} x, y;

...x.cartesien.re...
...y.polaire.rho...

Typedefs (nouvelle structure de données)

typedef unsigned long   u_long;

u_long x, y;

Coercion ``cast''

float x = 3.14;
int i;
i = (int) x;

short x;
char *p;
p = (char *) &x;

Remarques sur C (5)

sizeof, malloc

#include <stdlib.h> 

/* talloc: make a node */
struct tnode *talloc (void)
{
    return (struct tnode *) malloc (sizeof(struct tnode));
}

Exemple de programme C (1)

Entrer le programme sous emacs et le sauver dans prog1.c

 

#include <stdio.h>

int main() /* count digits, white space, others */
{
    int c, i , nwhite, nother, ndigit[10];

    nwhite = nother = 0;
    for (i = 0; i < 10; ++i)
        ndigit[i] = 0;
    while ((c = getchar()) != EOF) {
        switch (c) {
        case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
        case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
            ++ ndigit [c - '0'];
            break;
        case ' ':
        case '\n':
        case '\t':
            nwhite++;
            break;
        default:
            nother++;
            break;
        }
    }
    printf("digits =");
    for (i = 0; i < 10; i++)
        printf(", white space = %d, other = %d\n",
            nwhite, nother);
}

Example de programme C (2)

Commande de compilation et exécution

% cc prog1.c
% a.out

Mise au point. On peut se servir de adb, dbx ou {\tt gdb}. Ce dernier est fortement conseillé sous emacs, si on a des bonnes macros pour interfacer la souris.

Mettre dans le fichier .emacs de son homedir, la ligne
(load "/usr/users/labos/profs/levy/emacs/x-mouse-s.elc")

Compiler prog1.c avec l'option -g

% cc -g prog1.c

Sous emacs, taper la commande sur le fichier binaire a.out. Dans le binaire, le nom du fichier source et des indications sur les variables et numéros de lignes ont été rajoutées par l'option -g de cc.

LIRE LE MANUEL GDB

On peut par exemple aller dans le source en pointant avec la souris (bouton de gauche), et mettre un point d'arrêt avec la commande CTL-X-SPACE met un point d'arrêt sur cette ligne. En allant dans le buffer gdb, on peut taper
(gdb) run, pour démarrer
(gdb) p nwhite pour imprimer nwhite
(gdb) cont ...

Quelques exemples de programmes de librairie

% more atoi.c
/* @(#)atoi.c   4.3 (Berkeley) 81/02/28 */
int atoi(p)
register char *p;
{
        register int n;
        register int f;

        n = 0;
        f = 0;
        for(;;p++) {
                switch(*p) {
                case ' ':
                case '\t':
                        continue;
                case '-':
                        f++;
                case '+':
                        p++;
                }
                break;
        }
        while(*p >= '0' && *p <= '9')
                n = n*10 + *p++ - '0';
        return(f? -n: n);
}

Quelques exemples de programmes de librairie

% more strncmp.c
/* $Header: strncmp.c,v 1.1 87/02/16 11:17:00 dce Exp $ */

/*
 * Compare strings (at most n bytes):  s1>s2: >0  s1==s2: 0  s1<s2: <0
 */

strncmp(s1, s2, n)
register char *s1, *s2;
register n;
{

        while (--n >= 0 && *s1 == *s2++)
                if (*s1++ == '\0')
                        return(0);
        return(n<0 ? 0 : *s1 - *--s2);
}

Quelques exemples de programmes de librairie

% more strncpy.c
/* $Header: strncpy.c,v 1.1 87/02/16 11:17:02 dce Exp $ */

/*
 * Copy s2 to s1, truncating or null-padding to always copy n bytes
 * return s1
 */

char *
strncpy(s1, s2, n)
register char *s1, *s2;
{
        register i;
        register char *os1;

        os1 = s1;
        for (i = 0; i < n; i++)
                if ((*s1++ = *s2++) == '\0') {
                        while (++i < n)
                                *s1++ = '\0';
                        return(os1);
                }
        return(os1);
}

Exercices en TD et à la maison

Débutants en C
prendre le poly du TC et faire les premiers exemples de programme en C (tri bulle, tri insertion, etc). N'utiliser que scanf et printf pour les entrées/sorties.

Connaisseurs de C
Vérifier vos connaissances sur les chaines de caractères (en prévision du mini-shell). Donc faire:

• echo aa bb cc (lire donc argv et argc et imprimer)
  
• cat aa bb (lire argv et argc et lire les fichier correspondants)
  cat (sans arguments)
  aa bb
EOF
  
• cat1 (lire l'entrée standard et imprimer les fichiers correspondants)
  aa bb cc
EOF
  
• cat1 aa bb (que fait-il?)...
  
• sort (trier les lignes de stdin par ordre lexicographique)
  

/usr/include/sys/ino.h?

/*
 * Inode structure as it appears on
 * a disk block.
 */
struct dinode
{
        unsigned short  di_mode;/* mode and type of file */
        short   di_nlink;       /* number of links to file */
        short   di_uid;         /* owner's user id */
        short   di_gid;         /* owner's group id */
        off_t   di_size;        /* number of bytes in file */
        char    di_addr[40];    /* disk block addresses */
        time_t  di_atime;       /* time last accessed */
        time_t  di_mtime;       /* time last modified */
        time_t  di_ctime;       /* time created */
};
#define INOPB   8       /* 8 inodes per block */
/*
 * the 40 address bytes:
 *      39 used; 13 addresses
 *      of 3 bytes each.
 */