Un program “cmmdc” cu g++ şi biţii de mod “wxr”¶

Limbajul C++ este practicat mai în toate laboratoarele, dar cum? Cel mai obişnuit - în manieră point-and-click, folosind clona de GCC pentru Windows, minGW (şi încă instalată excluzând posibilităţile de “Help” pe care probabil că le oferă şi minGW - exact pe dos de cum stau lucrurile pe un sistem Linux, unde man şi opţiunea -h pentru “help” însoţesc în mod implicit cam orice program: încercaţi perl -h).

Arătăm pe un exemplu simplu (să se determine cel mai mare divizor comun) cum se poate lucra un program C++ fără intermediul inutil şi opacizant al vreunui IDE.

Creem de pe linia de comandă un subdirector în /Proiecte (care este acum - în urma comenzii cd anterioare - directorul de lucru curent): mkdir Cmmdc-GCC; cd Cmmdc-GCC şi în acest director creem un fişier pentru programul nostru: touch cmmdc.cpp. Apoi intrăm în “workspace” în care avem gEdit şi deschidem fişierul ‘cmmdc.cpp’ (folosind fie meniul “File” al editorului, fie combinaţia de taste CTRL + O cu “O” de la “Open”).

gEdit va recunoaşte după extensia fişierului, ce fel de program sursă vrem să edităm şi va marca (“highlight”) cuvintele cheie specifice limbajului respectiv, va aplica automat regulile de indentare a codului sursă, de marcare a acoladelor şi parantezelor, de folosire a caracterului TAB, etc. (pentru configurarea editorului - vezi meniul său Edit/Preferences).

Dacă dorim, în finalul editării vom putea tipări fişierul exact în forma sub care apare în editor (cu “highlight” pe cuvintele cheie, etc.) astfel: folosim meniul Print.../General/Print to File, indicând ca “Output format” PDF (apoi, click pe butonul “Print”); intrăm apoi în GNOME Commander, identificăm fişierul PDF respectiv şi-l deschidem (click direct lansează aplicaţia implicită pentru fişiere PDF; click-dreapta permite selectarea unei aplicaţii care să-l deschidă) - aplicaţia care îl va deschide va permite şi tipărirea.

Să presupunem că am editat în gEdit fişierul “cmmdc.cpp” (şi l-am salvat în directorul curent de lucru; considerăm că nu-i cazul să redăm aici acest mic program în C++, de calcul a CMMDC a două numere). Intrăm în “workspace” în care avem deschis Terminal-ul şi invocăm compilatorul GCC de pe linia de comandă astfel:

g++ -o cmmdc cmmdc.cpp

Se va obţine (în directorul de lucru) fişierul executabil “cmmdc” (sau, se va afişa o listă explicită de erori, dacă programul n-a putut fi compilat, sau n-a putut fi transformat în “executabil”). Pentru execuţie, îl putem invoca de pe linia de comandă astfel:

./cmmdc

Să observăm că nu se poate invoca pur şi simplu prin cmmdc, pentru motivul că interpretorul de comenzi ar confunda cu o invocare de comandă existentă în Linux, ori ‘cmmdc’ este un “program-utilizator”, nu al Linux-ului; este necesară prefixarea cu ./ - indicând explicit că se cere încărcarea şi lansarea unui program existent în directorul de lucru curent (şi nu ajunge numai ., fiindcă acest prefix (punctul) indică în Linux un “fişier ascuns”; este astfel necesar, prefixul “complet” ./).

Dar cum recunoaşte Linux calitatea de “executabil” a fişierului indicat? Pe Windows este obligatorie extensia .exe (sau ”.com”, ”.bat”) - dar pe Linux (de regulă) nu este necesară vreo extensie a numelui fişierului. Pe orice sistem de operare (SO), un fişier înseamnă mult mai mult decât pur şi simplu, numele şi eventual extensia; de exemplu, odată cu crearea sau salvarea fişierului sunt înregistrate de către SO şi informaţii contextuale precum: ce dimensiune are fişierul, data şi momentul de timp al creării sau modificării, şi altele.

Pe Linux (şi pe alte SO, dar nu şi pe Windows) se mai ataşează fişierului şi o informaţie sintetică (16 biţi) referitoare la tipul fişierului (director, sau “fişier regulat”), proprietarul fişierului (userul care a creat fişierul, “user” însemnând aici nu neapărat cineva căruia i s-a creat un subdirector în /home, dar la fel de bine o aplicaţie care a creat fişierul respectiv, de exemplu serverul Apache), drepturile asupra fişierului (write, read, execute) ale proprietarului, ale grupului din care face el parte şi ale celorlalţi “useri”.

Putem folosi comanda ls cu opţiunea -la, pentru a obţine informaţii despre fişierele din directorul nostru de lucru:

    ls -la
drwxr-xr-x 2 vb vb 4096 2011-03-23 17:13 .
drwxr-xr-x 3 vb vb 4096 2011-03-23 17:09 ..
-rwxr-xr-x 1 vb vb 7718 2011-03-23 17:13 cmmdc
-rw-r--r-- 1 vb vb  207 2011-03-23 17:12 cmmdc.cpp

ls -la ne-a afişat informaţii despre directorul curent (indicat prin .), directorul părinte (..) şi despre fişierele existente în directorul curent. Toate fişierele listate (directorul este şi el, un fişier) aparţin (în exemplul redat aici) userului “vb”, care face parte din grupul “vb”; fişierul “cmmdc.cpp” are dimensiunea de 207 octeţi (bytes).

La începutul fiecărui rând sunt afişate “permisiunile” corespunzătoare fişierului respectiv (aici, pe câte 10 caractere - fiecare corespunzând prin poziţie câte unui bit dintr-o valoare binară). Primul caracter este d pentru director şi - pentru fişier regulat; următoarele trei caractere reprezintă drepturile proprietarului (“owner”), grupul următor de trei caractere - drepturile grupului din care face parte proprietarul, iar ultimul grup - drepturile celorlaţi useri asupra fişierului respectiv.

Astfel, cmmdc este un fişier executabil, care va putea fi deschis şi eventual suprascris numai de către “owner” (numai în primul grup apare w, la celelalte apare -) şi va putea fi “citit” şi executat de către oricine (în toate cele trei grupe apare r-x). Fişierul cmmdc.cpp nu este unul executabil (lipseşte x), va putea fi editat numai de către owner şi va putea fi citit de către oricine.

Exemple de scripturi Bash¶

Interpretorul de comenzi (sau shell) devenit standard pe Linux este Bash. El interpretează şi execută comenzile tastate în terminal pe linia de comandă - servind astfel ca interfaţă către numeroasele programe utilitare GNU existente. Totodată, Bash este un limbaj de programare - permiţând în fond crearea de noi comenzi (nu numai combinarea direct în linia de comandă, a diverse programe existente); o “nouă comandă” este în fond numele unui fişier text care conţine secvenţe de comenzi Linux uzuale şi eventual secvenţe de instrucţiuni Bash (astfel de fişiere sunt denumite scripturi şi ele trebuie să respecte o anumită regulă).

Să presupunem că am găsit o carte publicată pe Internet, care ne interesează şi vrem să o descărcăm de la adresa respectivă. Dar nu ni se oferă un link prin care să putem descărca întreaga carte, ci doar link-uri pentru fiecare capitol al cărţii:

Programul GNU wget (“The non-interactive network downloader”: man wget) poate fi utilizat (fie direct din linia de comandă, fie dintr-un script) pentru a descărca fişiere de pe Internet. Fiindcă ar fi de descărcat 13 fişiere, n-avem decât să formulăm un script în care să specificăm fişierele respective şi pentru fiecare, să invocăm wget.

Dar de obicei, denumirile fişierelor respective au o rădăcină comună, diferind numai printr-un index: “chap00.pdf”, “chap01.pdf”, ..., “chap13.pdf”. Putem genera indecşii folosind programul GNU seq (vezi man seq); opţiunea -w asigură completarea cu zerouri, încât valorile generate să apară de aceeaşi lăţime (seq 13 va genera pe câte o linie 1, 2, ..., 13 dar seq -w 0 13 va genera 00, 01, ..., 09, 10,...).

Combinând wget, seq şi câteva elemente de programare în Bash, putem formula următorul script care ne va rezolva problema (să-i zicem down-book.sh; îl edităm folosind gEdit; extensia ”.sh” nu este necesară, dar marchează tipul de script - un “shell script” - ceea ce este util când investigăm - cu ls, sau din Commander - conţinutul unui folder; deasemenea, extensia permite lui gEdit să aplice regulile de marcare a codului sursă specifice pentru scripturi shell):

#! /bin/bash

for i in $(seq -w 0 12)
do
    wget "http://web.science.mq.edu.au/~chris/langmach/chap$i.pdf"
done

Regula pe care trebuie să o respecte orice shell script este următoarea: pe prima linie a fişierului, la începutul ei, trebuie înscris #! (secvenţă referită prin “shebang”), urmată (cu sau fără spaţiu) de precizarea interpretorului (cu tot cu “path”) care va trebui folosit de shell pentru a interpreta şi executa conţinutul fişierului respectiv (interpretorul poate fi bash ca în cazul de faţă, dar la fel de bine poate fi perl, php, etc.). Amintim că mai demult am folosit whereis bash pentru a găsi unde este locat programul, încât acum am putut scrie prima linie cum se vede în codul sursă redat mai sus.

$(comandă) este o construcţie de substituire: se execută comanda indicată şi apoi se înlocuieşte $(comandă) cu rezultatul acestei execuţii. În cazul de faţă, $(seq -w 0 12) decurge astfel: se execută comanda seq -w 0 12 (ca şi când am lansa-o de pe linia de comandă), rezultând secvenţa 00, 01, 02, ..., 12; se înlocuieşte invocarea comenzii cu secvenţa obţinută, rezultând în fond: for i in 00 01 02 ... 12.

Pentru a lămuri distincţia între i şi $i (a vedea “chap$i.pdf” din parametrul indicat lui wget în programul redat mai sus) - tastaţi pe lina de comandă:

my=123; echo my $my

Să observăm că am scris “my=123” şi nu “my = 123” (cum am scrie conform “bunelor practici” în aproape oricare limbaj, separând prin spaţiu operatorul, faţă de operanzi). Însă Bash este un interpretor de comenzi; comandă înseamnă orice identificator corect construit care este scris primul pe linia de comandă; deci scriind my = 123 (cu spaţiu după “my”), Bash ar fi căutat comanda “my” pentru a o executa (interpretând “= 123” drept opţiuni sau parametri ai comenzii) şi desigur - ar fi afişat “Command not found”.

În Bash atribuirile trebuie scrise fără a folosi spaţiu în jurul operatorului “=”.

Acum, ca să executăm programul trebuie să ne amintim de biţii de mod “wxr”, la care ne-am referit mai sus. Pentru a seta fişierului bitul x (de fişier executabil) trebuie să folosim chmod +x down-book.sh (“change mode bit x”: man chmod). După aceasta - programul poate fi lansat prin:

     ./down-book.sh
http:... /chap00.pdf
Resolving web.science.mq.edu.au... 137.111.92.31
Connecting to web.science.mq.edu.au|137.111.92.31|:80... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 44989 (44K) [application/pdf]
Saving to: `chap00.pdf'
     ş.a.m.d.

Rezultatul execuţiei va fi apariţia în directorul curent a celor 13 fişiere PDF, descărcate de la adresa indicată lui wget. Dacă am fi folosit browserul ca să downloadăm fişierele, ar fi trebuit să facem 13 operaţii manuale; devine clar avantajul folosirii liniei de comandă şi a unor mici scripturi în scopul uşurării rezolvării unor sarcini.

Sarcina programului de mai sus se putea rezolva şi mai simplu, direct de pe linia de comandă:

wget "http://web.science.mq.edu.au/~chris/langmach/chap*.pdf"

Caracterul * ţine loc (este un “placeholder”) de zero sau mai multe caractere oarecare.

Am folosit şi am explicat mai sus $(comandă). Uneori avem nevoie de un asemenea mecanism de substituire şi pentru cazul când comandă nu este o comandă, ci o expresie aritmetică; Bash prevede o construcţie similară: $((expresie)) va fi înlocuită cu rezultatul evaluării expresiei. Redăm un exemplu, pe tema CMMDC:

#!/bin/bash

# cmmdc.sh 123 456

a=$1   # $1 este primul parametru (123)
b=$2   # $2 este al doilea parametru (456)

while test $((a%b)) -gt 0 do
    r=$((a%b))
    a=$b
    b=$r
done

echo cmmdc = $b

Editaţi acest program “cmmdc.sh” - puteţi selecta textul de mai sus în browser, apoi “paste” (CTRL + V) în gEdit - apoi în Terminal tastaţi comanda de setare a bitului de execuţie (chmod +x) şi puteţi executa programul, furnizând însă şi doi parametri (numerele pentru care trebuie obţinut CMMDC):

cmmdc.sh 123 456

Bash foloseşte variabilele proprii (predefinite) $1, $2 ş.a.m.d. pentru a prelua din linia de comandă parametrii comenzii.

Desigur, dacă se lansează cmmdc.sh 123 0 atunci se va obţine un mesaj de eroare (a%b: division by 0) - programul trebuie corectat puţin, pentru a evita aceasta.