• Proszę przypomnieć sobie, w jaki sposób kompiluje się programy w języku C w środowisku Unix (np. zajrzeć tutaj).
• Proszę przejrzeć manual do funkcji systemowych: open(2), creat(2), read(2), write(2), stat(2), close(2),
  jak również manuale do funkcji: getenv(3), putenv(3), setenv(3)
  oraz do zmiennych: errno(3), environ(7).

• W systemie Unix dostęp do danych realizowany jest przez pliki. Dostęp procesów do samych plików jest realizowany przez deskryptory plików. Każdy proces ma pulę 20 deskryptorów (0-19), które mogą być przypisane do plików, potoków, itp. Deskryptory są używane we wszystkich funkcjach operujących na plikach. Deskryptor jest reprezentowany przez typ int.
• Tworzenie pliku: zob. manual do funkcji creat(2)
• Otwarcie pliku: zob. manual do funkcji open(2)
  • Funkcja creat() jest szczególnym przypadkiem open() - na serwerze SPK mają dokładnie tę samą stronę w manualu.
• Czytanie z pliku: zob. manual do funkcji read(2)
• Zapis do pliku: zob. manual do funkcji write(2)
• Zamknięcie pliku: zob. manual do funkcji close(2)

System udostępnia również kilka funkcji oferujących zaawansowane operacje na plikach:

• do zarządzania prawami dostępu służą np.: chmod(2), chown(2),
• funkcje access(2), lseek(2), czy link(2) zwiększają możliwości operowania na plikach,
• stat(2) zwraca informacje o pliku.

• Katalogi implementowane są przez zwykłe pliki (co oznacza, że można na nich używać funkcji dla plików).
• W systemie Unix występuje również szereg funkcji upraszczających pracę z katalogami, m.in.:
  • opendir(3), closedir(3),
  • scandir(3).

• Środowisko pracy:
  • ogólny opis w environ(7),
  • funkcje operujące na środowisku: getenv(3), putenv(3), setenv(3).
• Uruchamianie nowych programów w obrębie bieżącego procesu:
  • odpowiedzialna funkcja: execve(2)
  • “wrapperami” dla użytkownika jest grupa funkcji exec(3) [czym się różnią między sobą?]
  • Nie należy ich mylić z funkcją system(3), która uruchamia zewnętrzne polecenie w osobnym procesie (i zbiera wyjście)
• Tworzenie nowych procesów:
  • Funkcja fork(2)
  • Tworzy ona proces potomny będący kopią procesu macierzystego, który dziedziczy jego środowisko pracy.

1. Proszę ściągnąć i obejrzeć poniższy program, a następnie zrealizować polecenia umieszczone w kolejnych podpunktach:

   f1.c

   #include <stdio.h>
   #include <fcntl.h>
   #include <unistd.h>
    
   #define BUFSIZE 1024
    
   int main (int argc, char **argv) {
       int f1, c;
       char b[BUFSIZE], *n1;
    
       c = 10;
       n1 = argv[1];
    
       f1 = open (n1, O_RDONLY);
       read (f1, b, c);
       printf("%s: Przeczytano %d znaków z pliku %s: \"%s\"\n",
   	   argv[0], c, n1, b);
       close(f1);
    
       return(0);
   }

   1. skompiluj program:

      gcc -Wall -ansi -pedantic f1.c -o f1

   2. uruchom program podając jako argument stworzony wcześniej plik tekstowy
   3. rozbuduj program o sprawdzanie liczby argumentów wywołania
   4. rozbuduj program o sprawdzanie rezultatu funkcji open() i read()
      • wskazówka 1: co powinien wypisywać printf() jako liczbę przeczytanych znaków?
      • wskazówka 2: dlaczego przy wypisywaniu znaków, czasami na końcu wyświetlane są “śmieci”?
2. Proszę ściągnąć i obejrzeć poniższy program, a następnie zrealizować polecenia umieszczone w kolejnych podpunktach:

   f2.c

   #include <stdio.h>
   #include <fcntl.h>
   #include <unistd.h>
   #include <sys/stat.h>
    
   #define BUFSIZE 1024
    
   int main (int argc, char **argv) {
       int f1, f2, c;
       char b[BUFSIZE], *n1, *n2;
    
       c = 10;
       n1 = argv[1];
       n2 = argv[2];
    
       f1 = open (n1, O_RDONLY);
       read (f1, b, c);
       printf("%s: Przeczytano %d znaków z pliku %s: \"%s\"\n",
   	   argv[0], c, n1, b);
    
       f2 = open (n2, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0600);
       write (f2, b, c);
       printf("%s: Zapisano %d znaków do pliku %s: \"%s\"\n",
   	   argv[0], c, n2, b);
    
       close(f1);
       close(f2);
    
       return(0);
   }

   1. skompiluj program:

      gcc -Wall -ansi -pedantic f2.c -o f2

   2. uruchom program [ile i jakich argumentów należy podać? co ma robić program?]
   3. rozbuduj program o funkcje z 1. programu
   4. rozbuduj program o możliwość kopiowania pliku dowolnej długości

1. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program (jest to prymitywny program typu ls), a następnie zrealizować polecenia umieszczone w kolejnych podpunktach:

   d2.c

   #include <stdio.h>
   #include <string.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/stat.h>
   #include <sys/dir.h>
    
   #define MAX_CHAR 200
    
   int main(int argc, char **argv) {
       int t;
       struct direct *e;
       DIR *d;
       struct stat s;
       char p[MAX_CHAR];
    
       d = opendir(argv[1]);
       while ((e = readdir(d)) != 0)  {
   	printf("%d %s", (int)e->d_ino, e->d_name);
   	if (strcmp(e->d_name, ".") != 0 &&
   	    strcmp(e->d_name, "..") != 0)
   	    printf("\n");
   	else {
   	    p[0] = 0;
   	    strcat(p, argv[1]);
   	    strcat(p, "/");
   	    strcat(p, e->d_name);
   	    t = stat(p, &s); 
   	    if (S_ISDIR(s.st_mode)) 
   		printf("/");
   	    printf("\n");
   	}
       }
       closedir(d);
       return 0;
   }

   1. rozbuduj program o precyzyjne sprawdzanie wartości zwracanych przez funkcje, a co za tym idzie podstawową diagnostykę błędów
   2. rozbuduj program o jak najwięcej funkcjonalności polecenia ls, czyli czytanie kolejnych danych zwracanych przez funkcję stat()
   3. rozbuduj program o możliwość wyświetlania zawartości podkatalogów

1. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program:

   p1.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
    
   extern char **environ;  /* można skorzystać ze zmiennej environ z unistd.h ... */
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {  /* ... albo z trzeciego argumentu main() */
       int i;
    
       printf("Srodowisko procesu:\n");
       for (i = 0; envp[i] != NULL;i++)
   	printf("%s\n", envp[i]);
    
       return 0;
   }

   1. zmodyfikuj program, aby pozwalał na wypisanie i zmianę wartości wybranej zmiennej środowiskowej
2. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program:

   p2.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdlib.h>
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
    
       printf("Poczatek procesu.\n");
    
       system("echo ala ma kota");
       printf("Dalszy ciag kodu...\n");
    
       execl("/bin/echo", "echo", "jakis napis", NULL);
       printf("Koniec kodu...\n");
    
       return 0;
   }

   1. jaka jest różnica pomiędzy funkcjami system() a exec()?
   2. zmodyfikuj program tak, aby działał tak samo przy użyciu innych wywołań z rodziny funkcji exec()
3. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program:

   p3.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
       int p=0;
    
       printf("Poczatek procesu...\n");
       p = fork();
       printf("Tu jestem: %d\n", p);
    
       return 0;
   }

   1. jak działa program? Dlaczego?
4. Dla lepszego zrozumienia proszę obejrzeć i uruchomić kolejny program:

   p4.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdlib.h>
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
       int p=0;
    
       printf("%s[%d]: Poczatek procesu glownego...\n",
   	   *argv, getpid());
       p = fork();
       if (p == -1)
   	printf("%s[%d]: BLAD! Nie moge stworzyc procesu!\n",
   	       *argv, getpid());
       else if (p > 0) {
   	printf("%s[%d]: To dalej ja, proces glowny...\n",
   	       *argv, getpid());
   	sleep(5);
       }
       else if (p == 0) {
   	printf("%s[%d]: Jestem procesem potomnym, moj rodzic to: [%d]...\n",
   	       *argv, getpid(), getppid());
   	exit(0);
       }
    
       printf("%s[%d]: Koniec procesu glownego...\n",
   	   *argv, getpid());
       return 0;
   }

   1. proszę otoczyć komentarzem wywołanie funkcji sleep(), jak to wpłynie na działanie procesów?
5. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program (i zobaczyć w jaki sposób proces macierzysty może czekać na procesy potomne):

   p5.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <sys/wait.h>
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
       int p=0, p1=0;
    
       printf("%s[%d]: Poczatek procesu glownego...\n",
   	   *argv, getpid());
       p = fork();
       if (p == -1)
   	printf("%s[%d]: BLAD! Nie moge stworzyc procesu!\n",
   	       *argv, getpid());
       else if (p > 0) {
   	printf("%s[%d]: To dalej ja, proces glowny...\n",
   	       *argv, getpid());
       }
       else if (p == 0) {
   	printf("%s[%d]: Jestem procesem potomnym, moj rodzic to: [%d]...\n",
   	       *argv, getpid(), getppid());
   	sleep(5);
   	printf("%s[%d]: Koncze ze soba!\n",
   	       *argv, getpid());
   	exit(0);
       }
    
       p1=wait(NULL);
       printf("%s[%d]: Jestem bezdzietny, nie ma juz: %d :(\n",
   	   *argv, getpid(), p1);
    
       printf("%s[%d]: Koniec procesu glownego.\n",
   	   *argv, getpid());
       return 0;
   }

   1. tutaj również otocz komentarzem wywołanie funkcji sleep() - co się zmieniło? czym różni się ten program od poprzedniego?
6. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program (i zobaczyć w jaki sposób można zmienić program dla wybranych procesów):

   p6.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <sys/wait.h>
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
       int p=0, p1=0;
    
       printf("%s[%d]: Poczatek procesu glownego...\n",
   	   *argv, getpid());
       p = fork();
       if (p == -1)
   	printf("%s[%d]: BLAD! Nie moge stworzyc procesu!\n",
   	       *argv, getpid());
       else if (p > 0) {
   	printf("%s[%d]: To dalej ja, proces glowny...\n",
   	       *argv, getpid());
       }
       else if (p == 0) {
   	printf("%s[%d]: Jestem procesem potomnym, moj rodzic to: [%d]...\n",
   	       *argv, getpid(), getppid());
   	printf("%s[%d]: Moge byc kims innym!\n",
   	       *argv, getpid());
   	execl("/bin/echo", "echo", "moge stac sie programem ktory cos pisze!", NULL);
       }
    
       p1=wait(NULL);
       printf("%s[%d]: Jestem bezdzietny, nie ma juz: %d :(\n",
   	   *argv, getpid(), p1);
    
       printf("%s[%d]: Koniec procesu glownego.\n",
   	   *argv, getpid());
       return 0;
   }

7. Proszę ściągnąć, obejrzeć, skompilować i uruchomić poniższy program:

   p7.c

   #include <stdio.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <sys/wait.h>
   #include <fcntl.h>
   #include <sys/stat.h>
    
   #define BUFSIZE 1024
   #define CPC 5
   #define NC 5
    
   extern char **environ;
    
   int main (int argc, char **argv, char **envp) {
       int p=0, p1=0, f, n=5, c, i, j;
       char *b, *n1;
    
       c = NC;
       n1 = argv[1];
    
       printf("%s[%d]: Poczatek procesu glownego...\n",
   	   *argv, getpid());
       f = open(n1, O_RDONLY);
       for (i=0; i<n; i++) {
   	p = fork();
   	if (p == -1)
   	    printf("%s[%d]: BLAD! Nie moge stworzyc procesu!\n",
   		   *argv, getpid());
   	else if (p > 0) {
   	    printf("%s[%d]: To dalej ja, proces glowny...\n",
   		   *argv, getpid());
   	}
   	else if (p == 0) {
   	    printf("%s[%d]: Jestem procesem potomnym, moj rodzic to: [%d]...\n",
   		   *argv, getpid(), getppid());
   	    sleep(1);
   	    lseek(f, i*CPC, SEEK_SET);
   	    b = malloc(sizeof(char)*c+1);
   	    j = read (f, b, c);
   	    b[c+1]='\n';
   	    printf("%s: Przeczytano %d znaków, poczynajac od: %d,  z pliku %s: \"%s\"\n",
   		   argv[0], j, i*CPC, n1, b);
   	    free(b);
   	    exit(0);
   	}
       }
    
       p1=wait(NULL);
       printf("%s[%d]: Jestem bezdzietny, ostatnie dziecko to: %d :(\n",
   	   *argv, getpid(), p1);
       close(f);
       printf("%s[%d]: Koniec procesu glownego.\n",
   	   *argv, getpid());
       return 0;
   }

   1. ważna obserwacja: proces potomny dziedziczy środowisko, wraz z kopiami deskryptorów plików
   2. ten program tak naprawdę nie czeka na zakończenie wszystkich swoich procesów potomnych - popraw go odpowiednio
   3. proszę przeanalizować i zmodyfikować powyższy program, np. tak, aby czytał inne fragmenty pliku, lub wykonywał równolegle inne operacje