课程设计报告系统软件实践.docx
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课程设计报告系统软件实践
北京化工大学北方学院
课程设计报告
课程名称系统软件实践
设计题目LinuxC程序设计
专业、班级软件1003班
学号100220071
姓名李超
指导教师马睿
设计时间2013年10月12日--2013年11月7日
2013年10月27日
一、引言（简要说明设计题目的目的、意义、内容、主要任务等）
a）目的
i.巩固和复习c语言的基础知识，进一步加深对c语言的理解和掌握
ii.课程设计提供了一个既动脑又动手，独立实践的机会，将课本上得理论知识和实际
iii.有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力，提高学生适应实际，实践编程的能力；
iv.熟悉linux的基本操作，并且能够在linux环境下编写c语言程序、
v.培养在项目开发中团队合作精神，创新意识及能力
b）意义
i.综合应用c程序设计课程的理论基础和知识，掌握程序设计的一般方法，树立正确的设计思想，培养了分析问题和解决问题的能力
ii.学会了从实际的要求出发，合理的选择算法，正确的使用测试方法，培养了程序设计能力
iii.学会运用帮助和查阅有关技术资料的能力。
c）内容
程序一：
有一个已经从小到大排列好的数组，先输入一个数，要求按照原来的规律将它插入到数组中。
并用make工程管理器编译。
（注意分割文件，可参考第一题的提示。
）编写makefile文件。
程序二：
设计两个程序，要求一个程序把三个人的姓名和帐号余额信息，通过一次流文件I/O操作写入文件“file”，另一个格式输出帐号信息，把每个人的帐号和余额一一对应显示输出。
程序三：
设计一个程序，要求复制进程，子进程显示自己的进程号（PID）后暂停一段时间，父进程等待子进程正常结束，打印显示等待的进程号（PID）和等待的进程退出状态。
程序四：
设计一个程序，要求创建一个管道，复制进程，父进程往管道中写入字符串，子进程从管道中读取并输出字符串
d）主要任务
程序一：
要求按照原来的规律将它插入到数组中。
并用make工程管理器编译。
（注意分割文件，可参考第一题的提示。
）编写makefile文件。
程序二：
要求设计两个程序，要求一个程序把三个人的姓名和帐号余额信息，通过一次流文件I/O操作写入文件“file”，另一个格式输出帐号信息，把每个人的帐号和余额一一对应显示输出。
总结程序过程所用的相关知识（例如：
语法，函数调用……），分析解决程序运行过程出现的问题。
写出程序代码的设计与运行结果。
程序三：
要求子进程显示自己的进程号，然后暂停一段时间，等正常结束后，父进程打印显示等待的进程号以及等待的进程的退出状态。
总结程序过程所用的相关知识（例如：
语法，函数调用……），分析解决程序运行过程出现的问题。
写出程序代码的设计与运行结果。
程序四：
此题目要求先创建一个管道，父进程往管道内写入一段字符串，子进程读取父进程写入的字符串并且输出。
总结程序过程所用的相关知识（例如：
语法，函数调用……），分析解决程序运行过程出现的问题。
写出程序代码的设计与运行结果。
二、正文（课程设计的主要内容，包括实验与观测方法和结果、仪器设备、计算方法、编程原理、数据处理、设计说明与依据、加工整理和图表、形成的论点和导出的结论等。
正文内容必须实事求是、客观真切、准确完备、合乎逻辑、层次分明、语言流畅、结构严谨，符合各学科、专业的有关要求。
）
程序一:
程序描述：
主程序调用其他程序的方法进行数组的插入。
先定义一个排好序的数组，然后输入一个数排序。
程序应用makefile文件进行了文件的分割。
Makefile文件的作用：
Makefile文件Makefile一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。
源程序:
4.c
#include
intmain（）
{
paixu（）;
}
4_1.c
#include
voidpaixu（）
{
inta[8]={1,23,34,38,56,67,89};
inti,m;
printf（"原数组顺序:
"）;
for（m=0;m<7;m++）
printf（"%d",a[m]）;
printf（"\n请输入一个数字"）;
scanf（"%d",&i）;
for（m=0;m<8;m++）
if（i{
intj;
j=a[m];
a[m]=i;
i=j;
}
a[7]=i;
printf（"\n得到数组:
"）;
for（m=0;m<8;m++）
printf（"%d",a[m]）;
printf（"\n"）;
}
Makefile文件
main:
4_1.o4.o
gcc4_1.o4.o-oa
isDelta.o:
4_1.c
gcc4_1.c-c
main.o:
4.c
gcc4.c–c
运行结果：
图1排序
程序二:
程序描述：
程序主要实现了文件流的操作，分别调用了fwrite和fread函数，两个函数的定义详细介绍如下：
Fwrite函数和fread函数：
直接输入输出操作是以记录为单位进行读写，相应的库函数如下：
表头文件：
#include
定义函数：
size_tfread（void*ptr,size_tsize,size_tnmemb,FILE*fp）;
size_tfwrite（constvoid*ptr,size_tsize,size_tnmemb,FILE*fp）;
fread函数用于执行直接输出操作。
参数ptr是指向读取数据的缓冲区的指针。
参数size是读记录的大小。
参数nmemb是所读记录的个数。
参数fp是指向要读取的流的FILE结构指针。
fwrite函数用于执行直接输入操作。
参数这ptr是指向存放要输入数据的缓冲区的指针。
参数size是写入记录的大小。
参数nmemb是所写记录的个数。
参数fp是指向要写入数据的流的FILE结构指针。
调用函数fread和fwrite的返回值是实际读取或写入的记录数目。
这个返回值应当同nmemb的预设值相同。
只有当到达文件的末尾（只有在读取操作时有此情况）或出现读写错误时，会造成返回值比设定的nmemb值小，甚至是负值的情况。
这时系统内的文件结束标志或文件错误标志会被置为相应的值。
源程序:
2.c
#include
#defineset_s（x,y,z）{strcpy（s[x].name,y）;s[x].pay=z;}
#definenmemb3
structtest
{
charname[20];
intpay;
}s[nmemb];
intmain（）
{
FILE*fp;
set_s（0,"赵普",1）;
set_s（1,"赵国庆",0）;
set_s（2,"吕玉彬",23）;
fp=fopen（"yinhang","a+"）;
fwrite（s,sizeof（structtest）,nmemb,fp）;
fclose（fp）;
return0;
}
3.c
#include
#definenmemb3
structtest
{
charname[20];
intpay;
}s[nmemb];
intmain（）
{
FILE*fp;
inti;
fp=fopen（"yinhang","r"）;
fread（s,sizeof（structtest）,nmemb,fp）;
fclose（fp）;
for（i=0;iprintf（"账号[%d]:
%-20s余额[%d]:
%d\n",i,s[i].name,i,s[i].pay）;
return0;
}
运行结果：
图2读取
程序三:
程序描叙：
要创建一个进程，最基本的系统调用是fork。
fork的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程，原来的进程称为父进程（ParentProcess），新进程称为子进程（ChildProcess）。
在Shell下输入命令可以运行一个程序，是因为Shell进程在读取用户输入的命令之后会调用fork复制出一个新的Shell进程，然后新的Shell进程调用exec执行新的程序
#include
#include
pid_tfork（void）;
pid_tvfork（void）；
调用fork时，系统将创建一个与当前进程相同的新的进程。
它与原有的进程具有相同的数据、连接关系和在程序同一处执行的连续性。
将原有的进程称为父进程，而把新生成的进程称为子进程。
子进程是父进程的一个复制，子进程获得同父进程相同的数据，但是同父进程使用不同的数据段和堆栈段。
流程图：
源程序:
#include
#include
#include
#include
intmain（）
{
pid_tpid,vpid;
intstatus,i;
pid=fork（）;
if（pid==0）
{
printf（"zheshizijinchengjinchenghaoshi:
%d\n",getpid（））;
sleep（5）;
exit（6）;
}
else
{
printf（"zheshifujinchengzhengzaidengdaizijincheng........\n"）;
vpid=wait（&status）;
i=WEXITSTATUS（status）;
printf（"dengdaidejinchengdejinchenghaoshi:
%d,jieshuzhutai:
%d\n",vpid,i）;
}
}
运行结果：
图3存款
程序四:
程序描述：
此程序主要实现了管道的创建，管道的读写操作。
（1）管道的创建：
表头文件：
#include
定义函数：
intpipe（intfiledes[2]）;
此函数用于创建一个管道。
参数filedes是一个两元整型数组，用于存放调用该函数所创建管道的两个文件描述符。
filedes[0]存放管道读取端的文件描述符；filedes[1]存放管道写入端的文件描述符。
调用成功时，返回值为0；调用失败时，返回值为-1。
（2）、管道的读写操作：
read（由已打开的文件读取数据）
表头文件：
#include
定义函数：
ssize_tread（intfd,void*buf,size_tcount）;
函数说明：
read（）会把参数fd所指的文件传送count个字节到buf指针所指的内存中。
若参数count为0，则read（）不会有作用并返回0。
返回值为实际读取到的字节数，如果返回0，表示已到达文件尾或是无可读取的数据，此外文件读写位置会随读取到的字节移动。
附加说明：
如果顺利read（）会返回实际读到的字节数，最好能将返回值与参数count作比较，若返回的字节数比要求读取的字节数少，则有可能读到了文件尾、从管道（pipe）或终端机读取，或者是read（）被信号中断了读取动作。
当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中，而文件读写位置则无法预期。
错误代码：
EINTR此调用被信号所中断。
EAGAIN当使用不可阻断I/O时（O_NONBLOCK），若无数据可读取则返回此值。
EBADF参数fd非有效的文件描述词，或该文件已关闭。
write（将数据写入已打开的文件内）
表头文件：
#include
定义函数：
ssize_twrite（intfd,constvoid*buf,size_tcount）;
函数说明：
write（）会把参数buf所指的内存写入count个字节到参数fd所指的文件内。
当然，文件读写位置也会随之移动。
返回值如果顺利write（）会返回实际写入的字节数。
当有错误发生时则返回-1，错误代码存入errno中。
错误代码：
EINTR此调用被信号所中断。
EAGAIN当使用不可阻断I/O时（O_NONBLOCK），若无数据可读取则返回此值。
EADF参数fd非有效的文件描述词，或该文件已关闭。
程序源代码：
Fuzhi.c:
#include
#include
#include
intmain（void）
{
intn,fd[2];
pid_tpid;
charline[80];
if（pipe（fd）<0）
{
printf（"pipeerror\n"）;
exit
（1）;
}
pid=fork（）;
if（pid<0）
{
printf（"forkerror\n"）;
exit
（1）;
}
elseif（pid==0）
{
close（fd[1]）;//关闭写入端
if（n=read（fd[0],line,80）>0）
printf（"子进程从管道读取%d个字符,读取的字符串是:
%s\n",n,line）;
close（fd[0]）;
}
else
{
close（fd[0]）;//关闭读取端
if（write（fd[1],"mynameis吕钰彬！
",80）!
=-1）
printf（"父进程向管道写入mynameis吕钰彬!
\n"）;
close（fd[1]）;
waitpid（pid,NULL,0）;
}
exit（0）;
}
运行结果：
图4父写子读
三、结论（应当准确、完整、明确精练；也可以在结论或讨论中提出建议、设想、尚待解决问题等。
）
Makefile介绍
make命令执行时，需要一个Makefile文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和
链接程序。
信号是进程之间通信的一种方式。
它包括3部分操作：
1.设置信号处理函数。
系统调用signal。
内核调用sys_signal（），设置当前进程对
某信号的处理函数。
2.发送信号.系统调用kill。
内核调用sys_kill（）。
向目标进程发送信号。
3.接收并处理信号。
目标进程调用do_signal（）处理信号。
从用户态的角度看，目标进程在执行用户态的代码时突然“中断”，转而去执行对应的信号处理函数（同样在用户态）。
等到信号处理函数执行完后，又从原来被中断的代码开始执行。
如何达到这样的效果呢？
由前面的几种内核的伪装现场的手段，我们可以猜出它这次
使用的手段。
比如，要让目标进程执行信号处理函数，在内核态中当然不可能直接调用，但
是可以通过设置pt_regs中的eip来达到这种效果。
但是，要使目标进程在执行完信号处理
函数后，又恢复到被中断的现场继续执行，那得花些技巧。
不过，不外乎设置堆栈。
这一次
还包括了用户态堆栈。
由于恢复的任务比较艰巨，系统干脆提供了一个系统调用sigreturn
。
既然内核希望用户在执行完信号处理函数后，调用sigreturn。
接下去的思路就比较
简单了。
就是先把用户态的eip设置为signal_handler（通过修改pt_regs中的eip来实
现），然后把堆栈中的返回地址改成调用sigreturn的一段代码的入口（当然原来的返回地
址也还是要保存的）并且把相关参数“压入”用户态堆栈。
这样，在源进程发送信号后不久，目标进程被调度到，然后执行到do_signal。
对信
号一一作处理.
pram——指定了RAM起始的物理地址，必须始终存在，并应等于PHYS_OFFSET。
pio——是供arch/arm/kernel/debug-armv.S中的调试宏使用的，包含IO的8MB区域的物理地址。
vio——是8MB调试区域的虚拟地址。
这个调试区域将被位于代码中（通过MAPIO函数）的随后的构架相关代码再次进行初始化。
lFⅨUP（func）——机器相关的修正，在存储子系统被初始化前运行。
lMAPIO（func）——机器相关的函数，用于IO区域的映射（包括上面的调试区）。
lINITIRQ（func）——用于初始化中断的机器相关的函数。
四、参考文献
[1]贾宗璞,许合利.C语言程序设计[M].江苏：
中国矿业大学出版社，2007.
[2]谭浩强.C程序设计（第二版）[M].北京：
清华大学出版社，2001.
[3]谭浩强，张基温，唐永炎编著.C语言程序设计教程[M].北京：
高等教育出版社，1992.
[4]秦友淑，曹化工编著.C语言程序设计教程[M].武汉：
华中理工大学出版社，1996.
[5]曹衍龙，林瑞仲，徐慧编著.C语言实例解析精粹[M].北京：
人民邮电出版社，2005.
[6]黄明等编著.C语言程序设计[M].大连。
大连理工大学出版,1996.
五、指导教师评语
签名：
年月日
课程设计成绩（五级分制）
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