Bibliotecas de C y llamadas al sistema Juan C. Dueñas Tomás de Miguel Joaquín Seoane A. Gómez Flechoso Alejandro Alonso Muñoz Juan Antonio de la Puente Alfaro Dpto Ingeniería de Sistemas Telemáticos Universidad Politécnica de Madrid Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 1 (15/10/04)
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Objetivos Conocer las funciones proporcionadas por las bibliotecas de C y sus interfaces al núcleo ◆ Caracteres, cadenas, matemáticas, tiempos, ... ◆ Entrada/Salida ◆ Gestión de memoria y memoria virtual ◆ Procesos ◆ Señales Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 2 (15/10/04)
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Bibliotecas C
C es el ensamblador de UNIX
simple sin E/S sin concurrencia sin soporte de tipos
Bibliotecas:
Reutilización de código hecho y probado Tipos:
Las que ejecutan en modo usuario Las que acceden al núcleo: ejecutan en modo sistema
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Bibliotecas simples comprobación de caracteres isalpha(c), isdigit(c), tolower(c), toupper(c), ...
define límites INT_MAX, INT_MIN, LONG_MAX, ULONG_MAX, . . .
funciones matemáticas (datos tipo double) sin(x), cos(x), asin(x), acos(x), exp(x), log(x), ...
manejo de cadenas y octetos strcpy(sd, so), strcmp(s1, s2), strcat(sd, so), memcpy(md, mo, n), memcmp(m1, m2, n), bzero(m, n), ... Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 4 (15/10/04)
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Bibliotecas “estándares”
E/S ficheros y flujos de datos
printf(fmt, ...), fprintf(f, fmt, ...), scanf(fmt, ...), fscanf(f, fmt, ...), sscanf(s, fmt, ...), sprintf(s, fmt, ...), ...
conversión números, memoria, otras utilidades
atoi(s), atof(s), malloc(n), calloc(n, size), free(p), rand(), abs(n),...
interfaz con Unix
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Jerarquía E/S en UNIX
Dispositivos HW
E/S básica: núcleo de UNIX
interfaz: descriptores de ficheros
E/S estándar
interfaz: manejadores de dispositivos
interfaz: stdio
E/S pantalla
interfaz: curses, Xlib
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E/S estándar
Caracteres • int putchar (int); • int getchar (void);
Cadenas • int puts (char*); • char *gets (char*);
/* No es segura
*/ Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 7 (15/10/04)
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Formatos de E/S
Formato
int printf (char*, ...);
char frase[ ]="hola mundo"; int i=5; printf ( “hola\n”);
hola
printf("el valor de i es :%d:\n", i);
el valor de i es :5:
printf("el valor de i es :%10d:\n", i);
el valor de i es :
printf("pi = :%f:\n", 4*atan(1.0));
pi = :3.141593:
printf("pi = :%10.5f:\n", 4*atan(1.0)); printf("frase:%s:\n",frase);
pi = : 3.14159:
frase:hola mundo:
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5:
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Formatos de E/S
Formato
int scanf (char*, ...);
char mes[10]; int dia,anno; scanf("%d %s %d", &dia, mes, &anno);
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12 enero 2002
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Formatos d: decimal o: octal x: hexadecimal u: decimal sin signo c: carácter s: cadena f: coma fija e: mantisa y exponente g: f o e (lo mejor) Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 10 (15/10/04)
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E/S de flujos
El tipo FILE* representa un flujo de información, tanto entrada como salida
Preabiertos
stdin
stdout
stderr
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Operaciones con flujos
FILE* fopen (const char* filename, const char* mode);
r, w, a, r+, w+, a+, ...
int fclose (FILE*);
int fflush (FILE*);
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E/S estándar de flujos
Caracteres:
int fputc(int, FILE*);
int fgetc(FILE*); • Como macros: putc y getc
Cadenas:
int fputs(char*, FILE*);
char *fgets(char*, int, FILE*);
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E/S estándar de flujos
Formato
int fprintf(FILE*, char*, ...);
int fscanf(FILE*, char*,...);
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Descriptores FILE int fileno (FILE*) int _file FILE* fdopen (int desc, char* modo)
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E/S bajo nivel
estilo UNIX
identificadores abiertos
0: stdin
1: stdout
2: stderr
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Apertura y cierre
int open(char*name, int flags);
int open(char*name, int flags, int mode);
O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR,
O_APPEND, O_CREAT, O_TRUNC
int close(int);
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Operaciones de bajo nivel
int read(int fd, char* buf, int pedidos);
int write(int fd, char* buf, int pedidos);
Dan número de octetos transferidos
1 si fallan 0 si fin de fichero (read) 0) escritos = write (destino, buf, leidos); exit (0); }
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Directorios
Funciones para manejo de directorios:
Bajo nivel int open (char *name, int flags); int getdents(unsigned int fd, struct dirent *dirp, unsigned int count);
Alto nivel DIR *opendir(char *dirname); dirent *readdir(DIR *dfd); void closedir(DIR *dfd);
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Entradas de directorios struct dirent { long d_ino; /* número de nodoi */ off_t d_off; /* desplazamiento al próximo dirent */ unsigned short d_reclen;/* longitud de este dirent */ char d_name [NAME_MAX+1]; /* nombre del fichero */ }
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Memoria dinámica
Gestión explícita de la memoria dinámica (punteros)
Mayor control que en java
Múltiples problemas:
Pérdidas de memoria, acceso a memoria liberada, violación de límites, violación de alineamiento En C no hay excepciones, por lo que los errores en el manejo de la memoria pueden pasar desapercibidos
Bibliotecas alternativas para detección de errores: efence, dmalloc
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Memoria dinámica
Obtención de memoria (en Java es el constructor new ) void *malloc (size_t longitud); void *calloc (size_t nelem, size_t longitud);
Reubicación void *realloc (void *ptr, size_t tamano);
Liberación (en Java es automática) void free (void *ptr); Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 26 (15/10/04)
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Gestión de memoria #include void *malloc (size_t); void free (void*);
nodo *p; ... p = malloc(sizeof(nodo)); ... free(p); Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 27 (15/10/04)
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Gestión de memoria #include nodo *p, *q; ... p = calloc(10, sizeof (nodo)); ... q = realloc(p, sizeof (nodo) * 18); ... free(q); Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 28 (15/10/04)
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Montaje con efence
La mayoría de lo que usemos se enlaza dinámicamente (con libc) automáticamente. Se pueden sustituir rutinas dinámicamente con: LD_PRELOAD=libefence.so
Se pueden sustituir estáticamente al montar: gcc lefence programa.c .....
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Modelo de procesos en UNIX ➢
Unidad de concurrencia y de protección
➢
Cada proceso tiene: ➢
Texto y constantes.
➢
Datos con valor inicial.
➢
Otros datos (pila, montículo).
➢
Contexto del núcleo.
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Contexto del núcleo ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢
➢ ➢ ➢ ➢ ➢
Identidad suya y de su padre: getpid, getppid. Identidad de grupo de procesos: getpgrp, setpgrp. Sesión: setsid. Terminal de control. Usuario y grupo real: getuid, getgid, setuid, setgid. Usuario y grupo efectivo: geteuid, getegid, seteuid, setegid. Máscara de creación de ficheros: umask Directorio de trabajo: chdir. Directorio raíz: chroot. Descriptores de e/s abiertos: open, pipe, socket, .... Manejo de señales: signal, sigaction.
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Procesos ➢ ➢
Creación de procesos: fork Se duplican código y datos: ➢ ➢
➢
El código y constantes virtualmente. Normalmente los datos también (copy on write)
Se heredan: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢
identidades para protección, grupos de procesos ficheros abiertos directorios de trabajo y raíz manejo de señales ....
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Procesos (Cont.) ➢
Se distinguen por el resultado: ➢ ➢
➢
Se usa para que: ➢ ➢
➢
0 para el hijo. Pid del hijo para el padre. Distintas copias hagan cosas distintas. Ejecutar otro programa.
El padre puede esperar: ➢ ➢
Que termine el hijo. Saber cómo le fue.
Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 33 (15/10/04)
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Ejemplos ➢
➢
Ejemplos: fork.c: ➢
Se crean varios procesos.
➢
Cada uno escribe 20 caracteres en un fichero o dispositivo de salida.
➢
Ejemplo llamada: fork f1 f2 /dev/tty
Ejemplo: forkwait.c ➢
Ahora el padre espera a que los hijos terminen.
Bibliotecas de C y llamadas al sistema, diapositiva 34 (15/10/04)
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fork.c #include #include int main(int argc, char* argv[]) { int i, j, pid, salida; char c; for (i=1; i
