Laboratorium 1 - Edytor Emacs, kompilator języka C

Zakres materiału

Uruchomienie edytora Emacs, podstawy edycji plików, zakończenie pracy z edytorem. Konfiguracja Emacsa, zaawansowane komendy edycyjne. Praca z kompilatorem języka C, usuwanie błędów z programów (program na miejsca zerowe trójmianu kwadratowego). Instrukcja warunkowa (if).

Przygotowanie do zajęć

Przed przystąpieniem do zajęć przygotuj:

• schemat blokowy algorytmu rozwiązującego równanie kwadratowe,
• proponowany zestaw testów pozwalajacy sprawdziać poprawność działania algorytmu.

Podczas wykonywania ćwiczenia niezbędne będą umiejętności pracy w systemie UNIX nabyte na ostatnich zajęciach. Warto przećwiczyć korzystanie z podstawowych komend raz jeszcze!

Informacje wprowadzające

W systemach UNIX oraz GNU/Linux większość zadań wykonuje się na plikach tekstowych. Z tego powodu nabycie umiejętności posługiwania się dobrym edytorem tekstu jest niezbędne. Równocześnie, w samym procesie pisania programów, drugim podstawowym narzędziem staje się kompilator. Nic dziwnego więc, że nauka obu, po opanowaniu użytkowania systemu operacyjnego, rozpoczyna kurs Podstaw programowania.

Praca z edytorem Emacs

Poniższa tabela zawiera często używane skróty klawiszowe, przydatne przy pracy z edytorem Emacs. Skrót C- oznacza równoczesne użycia klawisza Control z podanym znakiem, zaś M- – lewego klawisza Alt ze znakiem (lub najpierw klawisza ESC, a następnie podanego znaku).

Skrót	Operacja	Skrót	Operacja
M-x	wywołaj polecenie	M-x shell	wywołaj polecenie powłoki
C-_	cofnij	M->	przejdź na koniec bufora
C-g	anuluj operację	M-<	przejdź na początek bufora
C-x C-f	otwórz/utwórz plik	M-g g	przejdź do linii
C-x C-w	zapisz bufor jako...	M-%	znajdź i zamień
C-x C-s	zapisz bufor	C-a	przejdź na początek linii
C-x C-c	zamknij edytor	C-e	przejdź na koniec linii
C-x k	zamknij bufor	C-f	przesuń kursor w lewo
C-x b	zmień bufor	C-b	przesuń kursor w prawo
C-x C-b	lista buforów	C-n	przejdź do następnej linii
C-SPACE	ustaw znacznik	C-p	przejdź do poprzedniej linii
C-w	wytnij zaznaczone	C-x h	zaznacz cały bufor
C-y	wklej	M-l	zamień na małe litery
M-w	kopiuj zaznaczone	M-u	zamień na duże litery
M-y	wklej kolejne z 'kill ring'	M-c	pierwsza litera duża
C-k	wytnij do końca linii	C-t	zamień znaki miejscami
C-s	wyszukaj do przodu	M-t	zamień słowa miejscami
C-r	wyszukaj do tyłu	C-x r k	wytnij prostokąt
C-x 1	jedno okno	C-x r y	wklej prostokąt
C-x 2	podziel okno w poziomie	C-x r o	wstaw pusty prostokąt
C-x 3	podziel okno w pionie	C-x -	zmniejsz czcionkę
C-x o	zmień okno	C-x +	powiększ czcionkę

W materiałach dodatkowych do tego ćwiczenia znajdziesz przykładowy plik konfiguracyjny edytora Emacs. Podczas zajęć prowadzący wyjaśni w jaki sposób go wykorzystać i jakie są jego najważniejsze elementy składowe, co zapewne pozwoli Ci w znacznym stopniu samodzielnie dopasować edytor do własnych potrzeb.

Do opisu tego ćwiczenia laboratoryjnego dołączony jest plik, na którym będziesz mógł przećwiczyć działanie poznanych komend. Na pliku należy wykonać następujące operacje:

1. Posortuj plik według pierwszej kolumny.
2. Zamień wszystkie wystąpienia 'Green Note' na 'Blue Note'.
3. Usuń kolumnę 'Cat nr'.
4. Zamień miejscami kolumny 'A-side' i 'B-side'
5. Przekształć plik do postaci:

    Year &  A-side                &  B-side             &  Label    \\ \hline    
    1947 &  Milestones            &  Sippin' at Bell's  &  Savoy    \\ \hline 
    1947 &  Goin' to Mintons      &  Half Nelson        &  Savoy    \\ \hline 
    1948 &  Little Willie Leaps   &  Half Nelson        &  Savoy    \\ \hline 
    1949 &  Jeru                  &  Godchild           &  Capitol  \\ \hline 
    1949 &  Move                  &  Budo               &  Capitol  \\ \hline
     ..  &   ..                   &   ..                &   ..      \\ \hline
   

Praca z kompilatorem języka C

Do dyspozycji studentów dostarczone są dwa kompilatory języka C na komputerze diablo (Sun C w wersji 5.12 SunOS_sparc oraz GNU CC w wersji 5.5.0, uruchamiane odpowiednio poleceniami cc oraz gcc) oraz jeden na komputerze panamint (GNU CC w wersji 10.2.1 – polecenie gcc). Poniższe przykłady pokazują działania na komputerze diablo w oparciu o kompilator Sun C (aczkolwiek otrzymywane w trakcie uruchamiania przykładów komunikaty o błędach / ostrzeżenia mogą być nieco odmienne ze względu na różnice w wersji kompilatora użytego w przykładach a aktualnie dostępnego). Polecamy ich przećwiczenie także z wykorzystaniem kompilatora GNU CC (warto zauważyć, że GNU CC dostępne na diablo i na panamincie też mogą dawać komunikaty w nieco odmiennej postaci ze względu na różnice w wersji).

Niech w pliku o nazwie prog.c znajduje się kod naszego programu (możesz utworzyć taki plik korzystając z edytora Emacs oczywiście:).

[john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n                 <- wyswietla zawartosc pliku numerujac linie
     1	#include<stdio.h>
     2	
     3	int main(){
     4	  
     5	  printf("Napis do wyswietlania\n")
     6	    
     7	  return 0;
     8	}

Kompilację takiego programu wykonujemy wpisując polecenie

[john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
prog.c: In function 'main':
prog.c:7: error: expected ';' before 'return'

Niestety jak widzimy kompilacja nie powiodła się – program zawiera błędy. Kompilator udziela nam następujących informacji:

• błąd znajuje się w funkcji main (prog.c: In function 'main':),
• w linii siódmej przed słowem return brakuje znaku ; (prog.c:7: error: expected ';' before 'return').

Linia siódma wydaje się nie zawierać błędów (konstrukcja return 0; jest w porządku), natomiast korzystając ze wskazówki kompilatora łatwo zauważyć, że rzeczywiście (w linii piątej) brakuje średnika przed słowem kluczowym return (kompilator zgłasza błąd w momencie gdy „przestaje rozumieć'' kompilowany program – przyczyna tego stanu może znajdować się wcześniej niż miejsce, w którym kompilator to „zauważył''). Poprawienie błędu skutkuje poprawną kompilacją i poprawnym działaniem programu wynikowego a.out.

[john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
     1	#include<stdio.h>
     2	
     3	int main(){
     4	  
     5	  printf("Napis do wyswietlania\n");    // dodano srednik
     6	    
     7	  return 0;
     8	}
[john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
[john_doe@diablo:~]$ ./a.out 
Napis do wyswietlania
[john_doe@diablo:~]$

Aby zapoznać się ze standardowymi komunikatami kompilatora, spróbujmy przeanalizować kilka błędów celowo wprowadzonych do poprzedniego programu.

• zapomnieliśmy zwrócić wartość w funkcji main

  [john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
       1	#include<stdio.h>
       2	
       3	int main(){
       4	  
       5	  printf("Napis do wyswietlania\n");
       6	    
       7	}
  [john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
  prog.c: In function 'main':
  prog.c:7: warning: control reaches end of non-void function
  [john_doe@diablo:~]$ ./a.out 
  Napis do wyswietlania
  [john_doe@diablo:~]$
  

  Program skompilował się poprawnie, wydaje się nawet działać tak jak chcieliśmy. Jednakże kompilator wygenerował ostrzeżenie (aczkolwiek używany przez Ciebie kompilator może być „bardziej pobłażliwy'' i nie poinformować o tej nieścisłości). Zgodnie z zawartą w pliku definicją funkcja main powinna zwracać wartość int (jest typu non-void) a mimo to żadna wartość nie jest zwracana przed jej zakończeniem (control reaches end of non-void function – brakuje linii w rodzaju return 0;).

• zapomnieliśmy dołączyć plik nagłówkowy biblioteki stdio

  [john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
       1	
       2	
       3	int main(){
       4	  
       5	  printf("Napis do wyswietlania\n");
       6	    
       7	  return 0;
       8	}
  [john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
  prog.c: In function 'main':
  prog.c:5: warning: implicit declaration of function 'printf'
  prog.c:5: warning: incompatible implicit declaration of built-in function 'printf'
  

  W linii piątej użyta została funkcja printf, niestety kompilator nie zna taj nazwy, gdyż nie jest to instrukcja języka C tylko funkcja biblioteczna z biblioteki stdio, której plik nagłówkowy stdio.h nie został dołączony, co powoduje, że pojawia się ostrzeżenie. Mimo to cały proces tworzenia programu wynikowego kończy się sukcesem, gdyż wywoływany na jego ostatnim etapie linker automatycznie dołącza bibliotekę standardową stdio. Ale nie zawsze musi tak być. W przypadku niestandardowych funkcji, czy funkcji bibliotecznych z bibliotek nie dołączanych automatycznie program może się nie skompilować lub działać niepoprawnie (jeśli chcesz „przetestować'' taki przypadek dodaj do pliku zawierającego program linię printf("Wartosc zwracana przez funkcje sqrt: %f\n",sqrt(3.0)); i skompiluj go najpierw poleceniem jak poprzednio (cc prog.c), następnie dodając do wywoływanego polecenia opcję -lm (powodującą, że linker dołączy bibliotekę matematyczną – nie jest ona dołączana automatycznie tak jak stdio) i kolejno po dodaniu na początku kompilowanego pliku linii #include<math.h> (dołączenie pliku nagłówkowego biblioteki matematycznej) – w pierwszym przypadku program wynikowy nie zostanie utworzony, w drugim zostanie, ale może działać niepoprawnie, dopiero w trzecim przypadku wszystko zadziała jak należy).

• nie podaliśmy zwracanego typu dla funkcji

  [john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
       1	#include<stdio.h>
       2	
       3	main(){
       4	  
       5	  printf("Napis do wyswietlania\n");
       6	    
       7	  return 0;
       8	}
  [john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
  prog.c:3: warning: return type defaults to 'int'
  [john_doe@diablo:~]$ ./a.out 
  Napis do wyswietlania
  [john_doe@diablo:~]$
  

  Kompilator ponownie zwraca tylko ostrzeżenie. Jest ono natomiast dość znaczące, gdyż zostało przyjęte pewne założenia (że funkcja main będzie zwracała wartość całkowitą int) – być może niezgodne z naszym zamysłem. W starszych standardach języka C funkcje bez określonego typu zostają domyślnie traktowane jako funkcje zwracające wartość int.

• wymusiliśmy działanie niezgodne ze standardem

  [john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
       1	#include<stdio.h>
       2	
       3	float main(){
       4	  
       5	  printf("Napis do wyswietlania\n");
       6	    
       7	  return 0;
       8	}
  [john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
  prog.c:3: warning: return type of 'main' is not 'int'
  

  Kompilator przypomina, że funkcja main powinna zawsze zwracać wartość int. W systemie UNIX wartość zwracana przez funkcję main jest traktowana jako status zakończenia programu (przyjmuje się, że zwracana wartość niezerowa świadczy o zakończeniu działania programu z błędem).

• literówka w kodzie

  [john_doe@diablo:~]$ cat prog.c -n 
       1	#include<stdio.h>
       2	
       3	main(){
       4	  
       5	  prinft("Napis do wyswietlania\n");
       6	    
       7	  return 0;
       8	}
  [john_doe@diablo:~]$ cc prog.c
  prog.c: In function 'main':
  prog.c:5: warning: implicit declaration of function 'prinft'
  /tmp/ccY7jkFh.o: In function 'main':
  prog.c:(.text+0x11): undefined reference to 'prinft'
  collect2: ld returned 1 exit status
  

  Błąd jest dość powszechny. Odpowiedź kompilatora wydaje się enigmatyczna. Najważniejsza informacja to: brak deklaracji dla funkcji prinft. Po takiej informacji, jeśli jesteśmy pewni, że dołączono wszystkie nagłówki, warto przyjrzeć się komunikatowi dokładniej (czasem trudno zauważyć różnicę między prinft a printf). W każdym razie, w tym przypadku proces kompilacji przebiega do końca, jedynie z ostrzeżeniem o niejawnej deklaracji funkcji prinft (co oznacza brak jej deklaracji – kompilator na podstawie sposobu wywołania funkcji, próbuje się „domyślić'' postaci jej deklaracji). Komunikat o błędzie generowany jest dopiero w procesie konsolidacji (linker ld próbuje odnaleźć potrzebną funkcję w dostępnych bibliotekach, niestety bez powodzenia).

Przebieg ćwiczenia

• Uruchom edytor Emacs, wczytaj do niego wskazany plik, przeprowadź proste operacje edycyjne.
• Omów własny schemat blokowy programu rozwiązującego równanie kwadratowe.
• Popraw i uruchom przedstawiony przez prowadzącego program trojmian.c. Omów strukturę realizowanego w nim algorytmu.
• Uruchom poprawiony program dla różnych liczb, określ zakres poprawnego działania programu (przykładowo dla parametrów a i b równych odpowiednio -1 i 0 oraz dużych wartości parametru c, czy też a równego 0, zaś b bardzo małego a c bardzo dużego).
• Uruchom program na różnych platformach sprzętowych (diablo, panamint, komputery lokalne), porównaj efekty jego działania.
• Przeprowadź wcześniej przygotowane testy i sporządź sprawozdanie.

Sprawozdanie

Sprawozdanie powinno zawierać:

• Imię i nazwisko autora, temat ćwiczenia, datę wykonania
• Kod źródłowy programu
• Testy programu (opis przebiegu z wynikami) w tym kolejno:
  • Co dany test ma na celu
  • Metoda testowania – dane wejściowe
  • Dane wyjściowe zwrócone w teście przez program
  • Rezultat testu – ocena plus ewentualny komentarz
• Wnioski końcowe

Spis literatury

1

D. Cameron, GNU Emacs: Leksykon kieszonkowy, Helion, 2002.

2

D. Cameron, Learning GNU Emacs, O'Reilly Media , 2005.

3

G. Glass, K. Ables, Linux dla programistów i użytkowników, Helion, 2007, (rozdziały 3 ,,Narzędzia GNU dla zwykłych użytkowników'' oraz 11 ,,Programowanie w C'' mogą być pomocne przy samodzielnym ćwiczeniu dużej części zaprezentowanego materiału).

4

B.W. Kernighan, D.M. Ritchie, Język ANSI C, WNT, 2004.

5

A. Robbins Edytory vi i Vim: Leksykon kieszonkowy, Helion, 2012.

About this document ...

This document was generated using the LaTeX2HTML translator Version 2019.2 (Released June 5, 2019)

The command line arguments were:
latex2html -html_version 3.2,latin2,unicode -split 0 -no_navigation PProg_lab_01

The translation was initiated on 2022-10-19