Linux实验指导 2010

《Linux内核与程序设计》实验指导
实验一实验名称：常用命令和编辑器的使用
一、实验目的
1、掌握Linux一般命令格式
2、掌握有关文件和目录操作的常用命令
3、掌握有关进程操作的常用命令
4、熟悉使用man命令
5、学习使用vi编辑器的建立、编辑、显示及加工处理文本文件
二、实验内容
1、熟悉date、cal、who、echo、clear、passwd命令
2、在用户主目录下对文件进行操作：复制一个文件、显示文件内容、查找指定
内容、排序、文件比较、文件删除等
3、对目录进行管理：创建和删除子目录、改变和现实工作目录、列出和更改文
件权限、链接文件等
4、利用man显示date、echo等命令的手册页
5、利用文本插入方式建立一个文件
6、对该文件执行删除、复原、修改、替换等操作
三、主要实验步骤
1、使用简单命令date、cal、who、echo、clear、passwd等,了解linux命令格
式
2、浏览文件系统:
(1)运行pwd命令,确定当前工作目录
(2)运行ls –l命令,理解各字段含义
(3)运行ls –ai命令,理解各字段含义
(4)使用cd命令,将工作目录改为根(/)上,运行ls –l命令,结合书中图2.2,
了解个目录的作用
(5)直接使用cd,回到哪里了?用pwd验证
(6)用mkdir建立一个子目录subdir
(7)将工作目录改到subdir
3、工作操作
（1）验证当前工作目录在subdir
（2）运行date>file1,然后运行cat file1,看到什么信息?
（3）运行cat subdir,会有什么结果?为什么?
（4）利用man命令显示date命令的使用说明
4、运行man date>>file1,看到什么?
运行cat file1，看到什么？
5.文件操作
(1)显示file1的前10行，后10行
(2)运行cp file file2,然后ls –l,看到什么
(3)运行cat f*,结果怎样
(4)运行rm file3,然后ls –l,结果如何
(5)统计file1文件的行数、字数
6.vi编辑器
（1）进入vi
（2）建立一个文件，如file.c.进入插入方式,输入一个C语言程序的各行内容,故意制造几处错误.最后,将该文件存盘.回到shell状态下.
(3)运行gcc file.c –o myfile,编译文件,会发现错误提示.理解其含义
(4)重新进入vi,对该文件进行修改.然后存盘,退出vi.重新编译该文件.如果编译通过了,可以用./myfile运行该程序
(5)运行man date>file10,然后vi file10。

使用x,dd等命令删除某些文本行。

使用u命令复原此前的情况。

使用c、r、s等命令修改文本内容。

使用检索命令进行给定模式的检索。

实验二实验名称：shell脚本的设计和执行
一、实验目的
1.了解shell的作用和主要分类
2.掌握shell脚本的建立和执行方式
3.掌握编写shell脚本的基本语法
4.学会编写并执行shell脚本
二、实验内容
1.历史命令和别名定义
2.shell脚本的建立和执行
3.shell变量和位置参数、环境变量
4.shell特殊字符在脚本中的使用
5.一般控制结构的使用
6.算数运算和函数的使用
三、主要实验步骤
1.利用vi编辑器建立一个简单的shell脚本，其中包括date,pwd,ls等常
用命令。

然后以至少两种不同的方式执行该脚本（参考书上P84，4.1.3
节内容）。

2.运行history命令，查看历史命令环境；
3.体会命令补齐功能（参见
4.3节内容）；
4.编辑并运行书上P91页4.
5.2节引号的相关脚本和命令；
5.编辑并运行书上P108页例4.9，体会位置参数的相关用法；
6.编辑并运行书上P125页，例4.13，体会shell脚本中条件表达式、算
数表达式、逻辑运算的使用方法，同时需要注意实验室linux环境与书
本中linux版本的不一致；
7.编辑并运行书上P130页，例4.15，体会值表方式的for循环与位置参
数相结合的使用方法；
8.编辑并运行书上P131页，例4.16，体会算数表达式方式的for循环用
法；
9.编辑并运行书上P134页，例4.19，体会shell脚本中函数的使用；
10.自己编写shell脚本，实现以下功能：
11.Shell脚本文件名为sq，执行时接受2-10范围内的一个整数作为输入参
数，在屏幕上用+号、@号和 &号画出以给定参数为边长的正方形。

12.例如：输入命令$ sq 4并回车，则屏幕上会绘制如下的正方形，（注：
其中第2、3行上的&符号之间有两个空格）
@+ +@
& &
& &
@++@
实验报告要求：在实验步骤中写出主要的脚本代码，并且最后要写实验小结
实验三实验名称： Linux环境下程序的编译、调试和维护
一、实验目的
1、掌握gcc编译器在预处理、编译、汇编和连接各个阶段的用法
2、掌握gdb调试工具的常用命令
二、实验内容
1.使用gcc编译器中的预处理选项
2.使用gcc编译器中的编译程序选项
3.使用gdb调试工具查看源程序和数据
4.使用gdb调试工具查看运行时的数据
5.使用gdb调试工具控制程序的执行
三、实验步骤
1.编写并验证书本P180页例题6.1
2.编写并验证书本P181页例题6.2
3.编写并验证书本P193页6.2.6应用示例
实验四实验名称：Linux环境编程
一、实验目的
1、理解系统调用和库函数的使用方法和格式
2、掌握文件操作相关的系统调用函数的使用和编程
3、掌握进程控制相关的系统调用函数的原理、语法和编程应用
二、实验内容
1.使用文件操作系统调用函数open,read,write进行程序设计
2.创建子进程的系统调用fork()设计程序，观察程序的执行结果
3.比较子进程等待函数wait和waitpid的异同
三、实验步骤
1．下列代码说明，如何对普通文件、设备文件，通过系统调用进行读写和打开操作。

其中用到的三个文件：
fileexp.c：普通文件
/dev/null: 设备文件
/tmp/m1.c 普通文件
对文件的打开标志：
O_CREAT 如果被打开的文件不存在，则创建它
O_RDONLY 只读方式打开
O_WRONLY 只写方式打开
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int fd1,fd2,fd3,nbytes;
char buf[10];
if((fd1=open(“fileexp.c",O_RDONLY))<0){ perror("open fileexp.c");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((fd2=open("/dev/null",O_WRONLY))<0){
perror("open /dev/null");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((fd3=open("/tmp/m1.c",O_CREAT|O_WRONLY))<0){
perror("open /tmp/m1.c");
close(fd1);
close(fd2);
exit(EXIT_FAILURE);
}
while((nbytes=read(fd1,buf,10))>0){
if(write(fd2,buf,10)<0)
perror("write /dev/null");
if(write(fd3,buf,nbytes)<0)
perror(“write /tmp/m1.c");
write(STDOUT_FILENO,buf,10);
}
close(fd1);
close(fd2);
close(fd3);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
2．编辑并运行下列代码，理解fork函数的执行原理int main()
{ int i;
int pid;
pid=fork();
if (pid<0) printf(“error”)
else if (pid == 0)
{ for (i = 1; i < 3; i++)
printf("This is child process\n");
}
else
{ for (i = 1; i < 3; i++)
printf("This is parent process\n");
}
}
3．编辑并执行下列程序，观察并分析程序执行结果int com=0;
main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid<0)
then printf("error");
else if(pid==0)
then
{com=1};
else
{com=com+1};
printf{"com=%d\n",com};
}
4．编辑并执行下列程序，观察并分析进程ID获取函数的用法
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid<0) printf("fork error!\t");
else if(pid==0)
printf("child process now! pid=%d ppid=%d\t",getpid(),getppid()); else
printf("parent process now! pid=%d child_pid=%d\t",getpid(),pid); }
5. 编写程序验证书本P213页的例题7.3
6．编写程序验证PPT中的相关例题，思考运行结果。

实验五实验名称：Linux进程通信的程序设计和实现
一、实验目的
1、掌握进程通信相关的系统调用的语法格式
2、掌握pipe，kill和消息队列函数在父子进程通信时的具体用法
3、能够读、写系统调用程序，理解程序的输出结果。

二、实验内容
1.在程序设计中使用pipe函数进行基于管道的进程通信
2.在程序设计中使用kill函数进行基于信号量的进行通信
3.在程序设计中使用消息队列机制实现进行通信
三、实验步骤
1．参考下列伪码，编辑并执行pipe函数的程序
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main(int argc,char **argv)
{
static const char mesg[]="Happy New Year";
char buf[BUFSIZ];
size_t rcount,wcount;
int p_fd[2];
size_t n;
if(pipe(p_fd)<0){
printf(“pipe error”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Read end=fd %d,write end=fd %d\n",p_fd[0],p_fd[1]); n=strlen(mesg);
if((wcount=write(p_fd[1],mesg,n))!=n){
printf(“write error”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((rcount=read(p_fd[0],buf,BUFSIZ))!=wcount){
printf(“read error”);
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Read <%s> from pipe\n",buf);
close(p_fd[0]);
close(p_fd[1]);
return 0;
}
2．在下列伪码中加入头文件，编辑运行，理解kill函数
int main()
{ pid_t child;
int status, retval;
if((child=fork())<0) { perror(“fork”); exit(EXIT_FAILURE); }
else if (child==0) {
printf(“Child’s ID:%d\n”, child);
sleep(20);
exit(0); }
else {
if((waitpid(child,&status,WNOHANG))==0){
retval=kill(child,SIGKILL);
if (retval){
perror(“kill”);
waitpid(child,&status,0);
}
else printf(“%d is killed”,child);
}
}
3．编辑并运行书本P218页进程使用消息队列进行通信的例题。

思考消息队列的使用机制和运作机制。

4．编辑并运行书本P220页例题7.7，思考和验证运行结果。

5．编写程序验证PPT中的相关例题，思考运行结果。