Профессиональное программирование - Колисниченко Д. Н. - Разработка Linux-приложений [2012, PDF, RUS]

Примеры страниц

Оглавление

Введение ...................................................................................................................................... 11
ЧАСТЬ I. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ
КОМАНДНОЙ ОБОЛОЧКИ ................................................................................................................ 13
Глава 1. Командные интерпретаторы ............................................................................................... 14
1.1. Файл /etc/shells ....................................................................................................................... 14
1.2. Оболочка sh ............................................................................................................................ 15
1.3. Оболочка csh .......................................................................................................................... 16
1.4. Оболочка ksh .......................................................................................................................... 16
1.5. Оболочка bash ........................................................................................................................ 17
1.6. Оболочка zsh ........................................................................................................................... 17
1.7. Оболочка tcsh ......................................................................................................................... 18
1.8. Оболочка ash .......................................................................................................................... 19
1.9. Выбор оболочки ..................................................................................................................... 19
Глава 2. Командный интерпретатор bash ......................................................................................... 20
2.1. Настройка bash ....................................................................................................................... 20
2.2. Автоматизация задач с помощью bash................................................................................. 22
2.3. Привет, мир! ........................................................................................................................... 23
2.4. Использование переменных в собственных сценариях ...................................................... 23
2.5. Передача параметров сценарию ........................................................................................... 25
2.6. Массивы и bash ...................................................................................................................... 25
2.7. Циклы ...................................................................................................................................... 26
2.8. Условные операторы ............................................................................................................. 27
2.9. Функции .................................................................................................................................. 28
2.10. Примеры сценариев ............................................................................................................. 28
2.10.1. Сценарий мониторинга журнала .............................................................................. 28
2.10.2. Переименование файлов ........................................................................................... 29
2.10.3. Преобразование систем счисления .......................................................................... 30
Глава 3. Создание сценариев на tcsh ................................................................................... 31
3.1. Использование tcsh ................................................................................................................ 31
3.2. Конфигурационные файлы tcsh ............................................................................................ 32
3.3. Создание сценариев на tcsh ................................................................................................... 33
3.3.1. Переменные, массивы и выражения ............................................................................ 33
3.3.2. Чтение ввода пользователя......................................................................................... 36
3.3.3. Переменные оболочки tcsh ......................................................................................... 36
3.3.4. Управляющие структуры ............................................................................................ 38
Условный оператор if .......................................................................................................... 38
Условный оператор if..then..else ...................................................................................... 39
Оператор foreach ......................................................................................................... 40
Оператор while ............................................................................................................ 41
Оператор switch ........................................................................................................... 41
3.3.5. Встроенные команды tcsh .......................................................................................... 42
Глава 4. Пакет dialog: псевдографический интерфейс пользователя ........................................ 45
4.1. Необходимость в графическом интерфейсе ........................................................................ 45
4.2. Простейшее диалоговое окно ............................................................................................... 46
4.3. Информационное окно .......................................................................................................... 47
4.4. Ввод текста ............................................................................................................................. 49
4.5. Создание меню ....................................................................................................................... 51
4.6. Проблема выбора: зависимые и независимые переключатели .................................................... 52
4.7. Выбор даты и времени .......................................................................................................... 54
4.8. Индикатор ............................................................................................................................... 55
4.9. Диалог выбора файла ............................................................................................................. 56
4.10. Дополнительные возможности ........................................................................................... 57
Глава 5. Компилятор gcc и вспомогательные программы ................................................................ 60
5.1. Выбор редактора .................................................................................................................... 60
5.2. Компилятор gcc ...................................................................................................................... 61
5.2.1. Установка компилятора .............................................................................................. 61
5.2.2. Компиляция первой программы в Linux ........................................................................ 62
5.2.3. Опции компилятора .................................................................................................... 63
5.3. Автоматическая сборка программ ........................................................................................ 65
5.3.1. Введение в автоматическую сборку .......................................................................... 65
5.3.2. Синтаксис Makefile ..................................................................................................... 66
ЧАСТЬ II. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА C В LINUX ........................................................... 59
Глава 6. Библиотеки. Автоматическая сборка библиотек ........................................................... 71
6.1. Динамические и статические библиотеки............................................................................ 71
6.2. Создание статической библиотеки ....................................................................................... 73
6.3. Создание динамической библиотеки.................................................................................... 75
Глава 7. Переменные окружения ............................................................................................... 78
7.1. Еще один способ передачи параметров ............................................................................... 78
7.2. Что такое окружение? ............................................................................................................ 78
7.3. Чтение переменных окружения в вашей программе .......................................................... 80
7.4. Модификация окружения ...................................................................................................... 81
Глава 8. Ввод/вывод в Linux ...................................................................................................... 83
8.1. Понятие ввода/вывода. Перенаправление ввода/вывода в командной строке ........................... 83
8.2. Библиотечные функции C для организации ввода/вывода ................................................. 85
8.3. Низкоуровневый ввод/вывод ................................................................................................ 89
8.3.1. Системные вызовы файлового ввода/вывода ........................................................... 89
8.3.2. Системный вызов creat() ............................................................................................ 92
8.3.3. Чтение файла: системные вызовы open() и read() .................................................... 93
8.3.4. Системный вызов write() ............................................................................................ 95
8.3.5. Системный вызов lseek()............................................................................................. 97
ЧАСТЬ III. СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ........................................................................ 99
Глава 9. Концепция многозадачности ..................................................................................... 100
9.1. Основы многозадачности Linux .......................................................................................... 100
9.1.1. Иерархия процессов .................................................................................................. 100
9.1.2. Аварийное завершение процесса ............................................................................. 102
9.1.3. Программа top: кто больше всех расходует процессорное время ........................ 105
9.1.4. Команды nice и renice: изменение приоритета процесса ....................................... 107
9.2. Функция system() .................................................................................................................. 107
Глава 10. Системные вызовы для работы с процессами ........................................................ 109
10.1. Создание и запуск процессов ............................................................................................ 109
10.1.1. Модели описания состояний процессов ....................................................................... 109
10.1.2. Особенности fork() .................................................................................................. 111
10.1.3. Семейство функций exec ........................................................................................ 113
10.2. Системный вызов wait(): ожидание завершения дочернего процесса ........................... 117
10.3. Обработка сигналов ........................................................................................................... 119
10.4. Получение информации о процессе ................................................................................. 120
Глава 11. Многопоточные приложения ....................................................................................... 122
11.1. Введение в потоки ............................................................................................................. 122
11.2. Функция pthread_create() .................................................................................................. 123
11.3. Передача аргументов потоковой функции ....................................................................... 126
11.4. Правильное завершение потока: функция pthread_exit()................................................ 128
11.5. Избавляемся от бесконечного цикла: функция pthread_join() ....................................... 129
11.6. Получение информации о потоке ..................................................................................... 132
11.7. Прерывание потока ............................................................................................................ 132
Глава 12. Взаимодействие процессов ............................................................................................ 133
12.1. Способы взаимодействия .................................................................................................. 133
12.2. Каналы ................................................................................................................................ 133
12.3. Именованные каналы типа FIFO ...................................................................................... 137
12.4. Очереди сообщений ........................................................................................................... 140
12.4.1. Межпроцессное взаимодействие System V ........................................................... 140
12.4.2. Структуры ядра для работы с очередями .............................................................. 141
12.4.3. Создание очереди сообщений ................................................................................ 143
12.4.4. Постановка и чтение сообщений ........................................................................... 145
12.5. Семафоры ................................................................................................................ 149
12.5.1. Введение в семафоры ............................................................................................. 149
12.5.2. Структуры ядра ....................................................................................................... 149
12.5.3. Создание набора семафоров................................................................................... 150
12.5.4. Операции над семафорами ..................................................................................... 151
12.5.5. Управление семафором .......................................................................................... 152
12.6. Разделяемые сегменты памяти ......................................................................................... 154
12.6.1. Структуры ядра ....................................................................................................... 154
12.6.2. Создание разделяемого сегмента памяти и привязка к нему ........................................ 154
12.6.3. Демонстрационная программа ..................................................................................... 156
Глава 13. Создание модуля ядра ............................................................................................. 158
13.1. Что такое модуль ядра ....................................................................................................... 158
13.2. Команды lsmod, insmod, modprobe ................................................................................... 159
13.3. Установка необходимых пакетов ..................................................................................... 161
13.4. Ваш первый модуль ........................................................................................................... 162
13.5. Компиляция модуля ........................................................................................................... 165
13.6. Тестируем наш модуль ...................................................................................................... 168
13.7. Сборка сложных модулей ................................................................................................. 172
13.8. Настоящее программирование ядра ................................................................................. 172
13.8.1. Отличие обычных программ от модулей ядра ................................................................ 172
13.8.2. Пространства, пространства и еще раз пространства .................................................. 173
13.8.3. Драйверы устройств и ядро .................................................................................... 174
13.9. Символьные устройства ............................................................................................ 175
13.9.1. Возможные операции ............................................................................................. 175
13.9.2. Регистрация устройства .......................................................................................... 177
13.9.3. Драйвер абстрактного символьного устройства ......................................................... 177
13.10. Создание файла в /proc ........................................................................................... 183
13.11. Полезный пример: клавиатурный шпион ...................................................................... 187
ЧАСТЬ IV. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА LINUX ................................................................................... 193
Глава 14. Введение в файловую систему ................................................................................. 194
14.1. Родные файловые системы Linux ..................................................................................... 194
14.2. Особенности файловой системы Linux ............................................................................ 195
14.2.1. Имена файлов в Linux ............................................................................................. 195
14.2.2. Файлы и устройства ................................................................................................ 196
14.2.3. Корневая файловая система и монтирование ....................................................... 197
14.2.4. Стандартные каталоги Linux .................................................................................. 197
14.3. Внутреннее строение файловой системы ........................................................................ 198
14.4. Монтирование файловых систем ...................................................................................... 201
14.4.1. Команды mount и umount ........................................................................................ 201
14.4.2. Файлы устройств и монтирование ......................................................................... 202
Жесткие диски ........................................................................................................... 202
Приводы оптических дисков .................................................................................... 204
Дискеты ..................................................................................................................... 204
Флешки и USB-диски ............................................................................................... 204
14.4.3. Опции монтирования файловых систем................................................................ 205
14.4.4. Монтирование разделов при загрузке ................................................................... 206
14.4.5. Подробно о UUID и файле /etc/fstab ...................................................................... 208
14.4.6. Системный вызов mount() ...................................................................................... 210
Глава 15. Операции над каталогами ..................................................................................... 213
15.1. Команды для работы с каталогами ................................................................................... 213
15.2. Функции для работы с каталогами ................................................................................... 215
15.2.1. Изменение текущего каталога ................................................................................ 215
15.2.2. Открываем, читаем и закрываем каталог .............................................................. 215
15.2.3. Получение информации о файлах ......................................................................... 217
15.2.4. Создание и удаление каталога ............................................................................... 219
Глава 16. Операции с файлами ............................................................................................ 220
16.1. Команды для работы с файлами ....................................................................................... 220
16.2. Системные вызовы для работы с файлами ...................................................................... 223
16.2.1. Переименование файла: rename() .......................................................................... 223
16.2.2. Удаление файла и каталогов: unlink() и rmdir() .................................................... 223
16.2.3. Системный вызов umask() ...................................................................................... 224
16.2.4. Работа со ссылками ................................................................................................. 224
Глава 17. Получение информации о файловой системе ............................................................ 226
17.1. Список смонтированных файловых систем ....................................................................... 226
17.2. Функции basename() и getcwd() ........................................................................................ 229
Глава 18. Права доступа к файлам и каталогам ....................................................................... 230
18.1. Изменение прав доступа. Системный вызов chmod() ..................................................... 230
18.2. Смена владельца файла. Системный вызов chown() ....................................................... 233
Глава 19. Псевдофайловые системы ........................................................................................ 234
19.1. Что такое псевдофайловая система .................................................................................. 234
19.2. Виртуальная файловая система sysfs ................................................................................ 235
19.3. Виртуальная файловая система /proc ............................................................................... 235
19.3.1. Информационные файлы ........................................................................................ 236
19.3.2. Файлы, позволяющие изменять параметры ядра ................................................. 236
19.3.3. Файлы, изменяющие параметры сети ................................................................... 237
19.3.4. Файлы, изменяющие параметры виртуальной памяти ............................................ 238
19.3.5. Файлы, позволяющие изменить параметры файловых систем ................................... 238
19.3.6. Как сохранить изменения ....................................................................................... 238
ЧАСТЬ V. СЕТЕВОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ................................................................................. 241
Глава 20. Введение в TCP/IP ...................................................................................................... 242
20.1. Модель OSI ......................................................................................................................... 242
20.2. Что такое протокол ............................................................................................................ 244
20.3. Адресация компьютеров ................................................................................................... 245
Глава 21. Программирование сокетов: теория .............................................................................. 249
21.1. Что такое сокет ................................................................................................................... 249
21.2. Создание и связывание сокета .......................................................................................... 250
21.3. Установление связи с удаленным компьютером ................................................................... 252
21.4. Передача данных ................................................................................................................ 254
21.5. Завершение сеанса связи ................................................................................................... 255
Глава 22. Программирование сокетов: практика .......................................................................... 256
22.1. Создание приложения клиент/сервер ............................................................................... 256
22.1.1. Программа-сервер ................................................................................................... 256
22.1.2. Программа-клиент .................................................................................................. 259
22.2. Параметры сокета .............................................................................................................. 260
8 Оглавление
22.3. Сигналы, связанные с сокетами ........................................................................................ 263
22.4. Неблокирующие операции ................................................................................................ 264
ЧАСТЬ VI. СОЗДАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА
СРЕДСТВАМИ TCL/TK ................................................................................................................. 265
Глава 23. Введение в TCL/Tk ..................................................................................................... 266
23.1. Знакомство с TCL .............................................................................................................. 266
23.2. Установка TCL/Tk ............................................................................................................. 266
23.3. Первая программа .............................................................................................................. 267
Глава 24. Синтаксис TCL ........................................................................................................... 270
24.1. Знакомство с синтаксисом TCL ........................................................................................ 270
24.1.1. Формат TCL-сценария ............................................................................................ 270
24.1.2. Команды puts и format: вывод и форматирование строки ........................................... 271
24.1.3. Группировка аргументов ........................................................................................ 272
24.1.4. Переменные ............................................................................................................. 272
24.1.5. Процедуры ............................................................................................................... 274
24.1.6. Получаем ввод пользователя.................................................................................. 274
24.1.7. Математические операции ..................................................................................... 275
24.1.8. Условная команда if ................................................................................................ 276
24.1.9. Команда while .......................................................................................................... 277
24.1.10. Команда for ............................................................................................................ 277
24.2. Строки ........................................................................................................................ 277
24.2.1. Команда string ......................................................................................................... 277
24.2.2. Сравнение строк ...................................................................................................... 279
24.2.3. Получаем информацию о строках ............................................................................ 280
24.2.4. Модификация строк ................................................................................................ 282
24.2.5. Конкатенация строк ................................................................................................ 283
24.3. Списки ..................................................................................................................... 283
24.3.1. Команда list: создание списка ................................................................................ 283
24.3.2. Команда concat: слияние списков .......................................................................... 284
24.3.3. Команда lappend: добавление элемента в конец списка ........................................... 284
24.3.4. Доступ к элементам списка .................................................................................... 284
24.3.5. Вставка новых элементов ....................................................................................... 285
24.3.6. Замена и удаление элементов списка .................................................................... 285
24.3.7. Поиск элемента ....................................................................................................... 285
24.3.8. Сортировка списка .................................................................................................. 287
24.3.9. Преобразование строки в список и обратно ............................................................... 287
24.3.10. Цикл foreach .......................................................................................................... 288
24.4. Массивы .............................................................................................................................. 289
24.4.1. Отличие массивов от списков ................................................................................ 289
24.4.2. Команда array: обработка массивов ...................................................................... 289
24.5. Ошибки начинающих TCL-программистов ..................................................................... 290
Глава 25. Работа с файлами .................................................................................................. 292
25.1. Открываем и закрываем файлы ........................................................................................ 292
25.2. Чтение файла ...................................................................................................................... 293
25.3. Запись файлов .................................................................................................................... 295
25.4. Произвольный доступ к файлу ......................................................................................... 296
Глава 26. Понятие о виджетах .................................................................................................. 297
26.1. Tk-программирование ....................................................................................................... 297
26.2. Компоненты Tk-приложения и имена виджетов .................................................................... 300
Глава 27. Основные элементы графического интерфейса .............................................................. 302
27.1. Команда pack ...................................................................................................................... 302
27.2. Команда button ................................................................................................................... 304
27.3. Команда checkbutton .......................................................................................................... 307
27.4. Зависимые переключатели ................................................................................................ 311
27.5. Создание меню ................................................................................................................... 313
27.6. Поля ввода .......................................................................................................................... 315
27.7. Списки и домашнее задание ............................................................................................. 318
27.8. Программирование событий. Команда bind .................................................................... 319
Глава 28. Многооконный интерфейс ....................................................................................... 321
28.1. Менеджер геометрии grid ................................................................................................. 321
28.1.1. Относительное размещение ................................................................................... 321
28.1.2. Абсолютное размещение ........................................................................................ 323
28.1.3. Объединение ячеек ................................................................................................. 325
28.2. Фреймы ............................................................................................................................... 326
28.3. Создание окон .................................................................................................................... 327
28.4. Сообщения .......................................................................................................................... 328
28.5. Диалоги открытия и сохранения файла ........................................................................... 330
Глава 29. Практический пример .................................................................................................. 332
29.1. Постановка задачи ............................................................................................................. 332
29.2. Создание оболочки ............................................................................................................ 333
29.3. Запуск оболочки ................................................................................................................. 336
29.4. Последние штрихи ............................................................................................................. 336
ЧАСТЬ VII. БИБЛИОТЕКА GTK+ ................................................................................................... 337
Глава 30. Знакомство с библиотекой ........................................................................................... 338
30.1. Введение в GTK+ ............................................................................................................... 338
30.2. Библиотека GLib ................................................................................................................ 339
30.2.1. Типы данных ........................................................................................................... 339
30.2.2. Строки в GLib .......................................................................................................... 340
30.2.3. Функции распределения памяти ............................................................................ 341
30.2.4. Списки ...................................................................................................................... 342
30.2.5. Использование таймеров ........................................................................................ 344
Глава 31. Первая программа на GTK+ .................................................................................. 346
31.1. Виджеты, контейнеры, сигналы и события ..................................................................... 346
31.2. Создание первой программы ............................................................................................ 347
31.3. Компиляция программы .................................................................................................... 348
31.4. Совершенствование программы. Обработчик сигнала................................................... 351
Глава 32. Виджеты ................................................................................................................ 354
32.1. Подробно о сигналах ......................................................................................................... 354
32.1.1. Сигналы и события ................................................................................................. 354
32.1.2. Виджет EventBox ..................................................................................................... 356
10 Оглавление
32.2. Русский текст и GTK ......................................................................................................... 360
32.3. Состояния виджета ............................................................................................................ 361
32.4. Контейнеры, поля ввода и кнопки .................................................................................... 362
32.5. Зависимые и независимые переключатели ...................................................................... 370
32.6. Список CList ....................................................................................................................... 375
32.7. Диалог выбора файлов ...................................................................................................... 379
32.8. Визуальная разработка интерфейса пользователя .......................................................... 381
Глава 33. Редактор интерфейсов Glade .................................................................................... 382
33.1. Быстрая разработка приложений ...................................................................................... 382
33.2. Установка Glade ................................................................................................................. 383
33.3. Использование Glade ......................................................................................................... 384
33.4. Создание программы ......................................................................................................... 388
33.5. Компиляция программы .................................................................................................... 390
33.6. Рекомендуемая литература ............................................................................................... 390
ЧАСТЬ VIII. ОТЛАДКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ................................................................... 393
Глава 34. Отладка программ. Трассировка системных вызовов ..................................................... 394
34.1. Для чего нужна отладка программ ................................................................................... 394
34.2. Введение в отладчик gdb ................................................................................................... 396
34.3. Пример использования gdb ............................................................................................... 399
34.4. Трассировка системных вызовов ...................................................................................... 404
Глава 35. Оптимизация программы ......................................................................................... 407
35.1. Назначение и основные опции профайлера gprof ........................................................... 407
35.2. Практическое использование профайлера ....................................................................... 408
Заключение .......................................................................................................................... 413
Приложение. Ядро Linux ......................................................................................................... 415
П1. Установка исходных кодов ядра ......................................................................................... 415
П2. Настройка ядра ..................................................................................................................... 417
П3. Компиляция ядра .................................................................................................................. 419
Предметный указатель ................................................................................................................ 423