Programmieren mit UNIX: Eine Einführung in das Betriebssystem

228 Pages·1987·7.417 MB·German

by  Günter Martin, Manfred Trostmann (auth.), Harald Schumny (eds.)

G. Martin/M. Trostmann
Programmieren
mit UNIX
Programmieren von Mikrocomputern
Die Bande dieser Reihe geben den Benutzern von Heimcomputern. Hobbycomputern bzw.
Personalcomputern iiber die Betriebsanleitung hinaus zusatzliche Anwendungshilfen. Oer Leser
findet wertvolle Informationen und Hinweise mit Beispielen zur optimalen Ausnutzung seines
Gerates. besonders auch im Hinblick auf die Entwicklung eigener Programme.
Bisher erschienene Bande
Band 1 Einfiihrung in BASIC Band 16 Einfiihrung in die Anwendung des
von W. Schneider Betriebssystems M8-DOS
von W. Schneider
Band 3 BASIC fiir Fortgeschrittene
von W. Schneider Band 17 Einfiihrung in die Anwendung des
UCSD p-Systems
Band 4 Einfiihrung in Pascel von K. Buckner/M. J. Cookson I
von W. Schneider A. I. Hinxmanl A. Tate
Band 6 BASIC-Programmierbuch zu den Band 18 Mikrocomputer·COBOL
grundlegenden Ablaufstrukturen von W. Kahler
der Datenverarbeitung
von E. Kaier Band 19 Fortgeschrittene Programmier·
techniken in Turbo Pascel
Band 7 Lehr· und Obungsbuch fiir von E. Hering und K. Scheurer
Commodor.Volkscomputer
von G. Oetzmann Band 20 Einfiihrung in die Anwendung des
Betriebssystems Apple DOS
Band 9 Einfiihrung in die Anwendung des (Apple III
Betriebssystems CP1 M von H. R. Behrendt und
von W. Schneider H. Junghans
Band 10 Datenstrukturen in Pascel und Band 22 Einfiihrung in Turbo Pascel unter
BASIC CP/M80
von O. Herrmann von G. Harbeck
Band 11 Programmierprinzipien in BASIC Band 23 Pascal mit der Turtle
und Pascal von K. und K. H. Beelich
von O. Herrmann
Band 24 Programmieren mit UNIX
Band 13 Strukturiertes Programmieren in von G. Martin und M. Trostmann
BASIC
von W. Schneider Band 25 Murmeltierwelt und Pascal
von H. Pinke
Band 14 Logo·Programmierkurs fiir
Commodore 64 Logo und Band 27 Sprachverarbeitung mit LISP
Terrapin Logo (Apple III und Prolog auf dem PC
von B. Schuppar von J. Handke
Band 15 Entwerfen von Program men
(Commodore 641
von G. Oetzmann
Programmieren von Mikrocomputern Band 24
G lin ter Martin
Manfred Trostmann
Programmieren
mitUNIX
Eine Einfiihrung in das Betriebssystem
2., durchgesehene und verbesserte Auflage
Herausgegeben von Harald Schumny
Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
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einer Art verbunden. Die Autoren, der Herausgeber und der Verlag ubernehmen infolgedessen keine
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1. Auflage 1986
2., durchgesehene und verbesserte Auflage 1987
Alle Rechte vorbehalten
© Springer Fachmedien Wiesbaden, 1987
Ursprunglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig, 1987
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Zustimmung des Verlags unzulassig und strafbar. Das gilt insbesondere fiir
Vervielfaltigungen, Obersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung
und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
ISBN 978-3-528-14358-9 ISBN 978-3-663-13968-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-13968-3
v
Inhaltsverzeichnis
Vorwort 1
1 Einfiihrung 3
1.1 Historische Entwicklung .............................. 3
1.2 Die Struktur von UNIX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Dateien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.1 Struktur des Dateisystems ......................... 6
1.3.2 Dateischutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.3 Reprasentation von Dateien ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Prozesse ....................................... " 10
1.4.1 Definition Prozea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10
1.4.2 Prozeaverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
1.4.3 Scheduling und Prioritatenvergabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15
1.5 Merkmale der Kommandosprache ........................ 17
1.5.1 Ausfiihren von Kommandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
1.5.2 Standard Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19
1.5.3 Umlenkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19
1.5.4 Filter uhd Pipes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21
1.5.5 Metazeichen .................................. 23
1.5.6 Kommando-Sequenzen und Hintergrund-Jobs ............ 24
1.5.7 Kommandoprozeduren ........................... 25
2 Shell-Kommandos 26
2.1 Zugang zum System ................................. 26
2.2 Manual-Benutzung und Systemauskunft . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28
2.3 Statusabfrage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30
2.4 Navigieren im Dateisystem ........................... " 33
2.5 Datei-Inhalt betrachten .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37
2.5.1 Ausgabe am Terminal ............................ 37
2.5.2 Erkennen des Datei-Inhalts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38
2.5.3 Dateien ausdrucken. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39
2.6 Anderungen im Dateisystem ........................... 39
2.6.1 Dateien kopieren ............................... 39
2.6.2 Dateinamen andern ............................. 41
2.6.3 Zugriffsrechte andern ............................ 43
2.6.4 Dateien und Directories loschen ..................... 44
2.6.5 Directories erzeugen ............................. 45
2.7 Prozesse steuern ................................... 45
2.7.1 Prioritaten setzen, Hindergrundprozesse ................ 46
2.7.2 Prozesse abbrechen ............................. 46
VI Inhaltsverzeiehnis
3 Der Bildschirmeditor vi 48
3.1 Grundlagen ...................................... . 48
3.1.1 vi aufrufen und beenden ......................... . 48
3.1.2 Kommando-Eingabe ............................ . 50
3.1.3 Fenster und Cursor positionieren .................... . 50
3.2 Texteingabe und -iinderung ............................ . 51
3.2.1 Text einfiigen ................................. . 51
3.2.2 Xndern und Losehen ............................ . 52
3.2.3 Versehieben und Kopieren von Text .................. . 52
3.3 Suehen und Ersetzen ................................ . 54
3.3.1 Einfaehes Suehen .............................. . 54
3.3.2 Freies Suehen und Ersetzen ....................... . 55
3.3.3 Sukzessives Suehen und Ersetzen .................... . 56
3.4 Versehiedenes ..................................... 57
3.4.1 Dateien einfiigen und ausgeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 57
3.4.2 Ausfiihren von Shell-Kommandos .................... 57
3.4.3 Makros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 58
3.4.4 Optionen einstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59
4 Programmieren mit Filtern ............................ 60
4.1 Formatierte Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
4.1.1 Das Kommando pr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
4.1.2 Mehrspaltige Ausgabe mit pr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 65
4.1.3 Zeilenumbrueh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67
4.1.4 Tabulatoren bearbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67
4.2 Sortieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68
4.2.1 Der Satz als Sortiersehliissel ........................ 69
4.2.2 Sortieren naeh Feldern ........................... 71
4.2.3 Misehen ..................................... 74
4.2.4 Die Grenzen von sort. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75
4.3 Zeiehen umwandeln ................................. 76
4.4 Ziihlen ....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78
4.4.1 Das Kommando we. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79
4.4.2 Das Kommando uniq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80
4.5 Zeiehenketten suehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83
4.5.1 Die grep-Familie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83
4.5.2 Einfaehe Zeiehenketten suehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84
4.5.3 Suehen von Mustern ............................. 87
4.5.4 Die Grenzen von grep ............................ 90
4.5.5 Biniires Suehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90
4.6 Vergleiehen von Dateien .............................. 91
4.6.1 Das Kommando emp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91
4.6.2 Das Kommando diff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92
4.6.3 Das Kommando eomm ........................... 97
I nhaltsverzeichnis VII
5 Shell als Programmiersprache 101
5.1 Einfiihrende Beispiele ................................ 101
5.1.1 Ausfiihren einer Kommandoprozedur . . . . . . . . . . . . . . . . .. 102
5.1.2 Argumente ................................... 103
5.1.3 Ablaufbeobachten .............................. 104
5.1.4 Beispiel Telefonbuch-Prozedur ...................... 105
5.2 Shell-Variablen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 105
5.2.1 Format einer Shell-Variablen ....................... 105
5.2.2 Giiltigkeitsbereich von Shell-Variablen ................. 106
5.2.3 Reservierte Variablen ............................ 107
5.2.4 Zugriff auf den Inhalt einer Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . .. 108
5.2.5 Zuweisung an Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 108
5.2.6 Variablen einlesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 109
5.3 Kontrollstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11 0
5.3.1 Die for-Schleife ................................ 111
5.3.2 Die case-Anweisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 112
5.3.3 Boolesche Bedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 115
5.3.4 if-An wei sung ................................. , 116
5.3.5 while- und until-Schleife .......................... 118
5.4 Fortgeschrittene Anwendungen ......................... 121
5.4.1 Daten und Kommandos .......................... 121
5.4.2 Arithmetik ................................... 122
5.4.3 Signale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 124
6 Problemorientierte Programmiersprachen . . . . . . . . . . . . . . . . .. 126
6.1 Programmieren in C ................................. 129
6.1.1 Programmtext eingeben und aufbereiten . . . . . . . . . . . . . . .. 129
6.1.2 Yom Quellprogramm zur Programm-Ausfiihrung . . . . . . . . . .. 130
6.2 Programmieren in Pascal .............................. 135
6.2.1 Programmtext eingeben und aufbereiten ............... , 136
6.2.2 Yom Quellprogramm zur Programm-Ausfiihrung . . . . . . . . . .. 138
6.3 Programmieren in FORTRAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 143
6.3.1 Programmtext eingeben und aufbereiten . . . . . . . . . . . . . . .. 144
6.3.2 Yom Quellprogramm zur Programm-Ausfiihrung. . . . . . . . . .. 149
7 Fehlersuche und Laufzeitoptimierung .................... 153
7.1 Der Debugger adb .................................. , 155
7.1.1 Speicherabzug analysieren ......................... 155
7.1.2 Programmablauf unter adb-Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . .. 158
7.2 Der Debugger sdb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 160
7.2.1 Speicherabzug analysieren ......................... 160
7.2.2 Programmablauf unter sdb-Kontrolle ..... . . . . . . . . . . . .. 162
7.3 Der Debugger dbx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 165
7.3.1 Speicherabzug analysieren ......................... 165
7.3.2 Programmablauf unter dbx-Kontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . .. 167
VIII I nhaltsverzeichnis
7.4 Laufzeitoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 170
7.4.1 Objektcode-Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 170
7.4.2 Messungen zur Quellcode-Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . .. 172
8 Programmierbare Werkzeuge .......................... 175
8.1 sed - Ein nicht-interaktiver Texteditor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 175
8.1.1 Arbeitsweise und Befehlssyntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 176
8.1.2 Zeilen ausgeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 179
8.1.3 Zeichenketten ersetzen ........................... 180
8.1.4 Zeilen liischen, einfugen und andern . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 184
8.2 Listenverarbeitung mit awk ............................ 185
8.2.1 Aufruf und Befehlssyntax ......................... 185
8.2.2 Felder ausgeben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 187
8.2.3 Berechnungen durchfuhren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 191
8.3 Programmgenerierung mit make ......................... 195
8.3.1 Beschreibung von Abhangigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 197
8.3.2 Implizierte Abhangigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 199
8.3.3 Weitere make-Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 201
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 204
Sachwortverzeichnis ................................... 207
Die wichtigsten UNIX-Kommandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 218
1
Vorwort
UNIX wird mittlerweile von fast allen Rechner-Herstellern angeboten und erhlilt
auch von Anwenderseite sehr vie! Aufmerksamkeit. Dies ist der beste Beweis, dag
Konzept und Verwirklichung gut sind. Verglichen mit dem hohen Bekanntheitsgrad
scheint jedoch das Wissen, wie UNIX anzuwenden ist, eher unzureichend zu sein.
Aber gerade der praktische Einsatz bringt fiir aile Seiten letztendlich erst den
anhaltenden Erfolg.
Dieses Buch ist daher mit der Absicht geschrieben worden, das fiir den Um
gang mit UNIX notwendige Wissen bereit zu stellen und wendet sich an diejenigen,
welche bereits Grundkenntnisse der Datenverarbeitung in Theorie oder Praxis
erworben haben und vor der Aufgabe stehen, UNIX fiir ihre Anwendung einzu
setzen.
Inhalt und Schwerpunkt dieses Buches ist die Programmierung unter UNIX,
wie sie fUr den erfolgreichen Einsatz zur Losung der anstehenden Softwareprobleme
immer notwendig ist.
Dazu wird in den drei ersten Kapite!n zunlichst die Handhabung des eigent
lichen Betriebssystems beschrieben und anschliegend auf den Bereich der Program
mierung eingegangen: Es werden in Kapite! 4 der Umgang mit Filtern und in
Kapite! 5 die "Shell" als Programmiersprache dargestellt, wobei gezeigt wird, dag
fiir die Losung eines Problems in dieser Umgebung nicht in jedem Fall ein Programm
im herkommlichen Sinne erforderlich ist. In Kapitel 6 wird dann das Arbeiten mit
den Programmiersprachen C, Pascal, und FORTRAN besprochen. Kapite! 7 behan
de!t die Fehlersuche und Laufzeitoptimierung der Programme. 1m letzten Kapite!
werden dann einige "programmierbare Werkzeuge" vorgestellt.
Als Grundlage fiir aile Aussagen in diesem Buch gilt UNIX System V. Daneben
sind auch andere Versionen, insbesondere "Berkely-UNIX" beriicksichtigt. Auf
Abweichungen wird im Einze!fall hingewiesen.
Der Text selbst einschlieglich der Abbildungen wurde unter UNIX mit dem
Formatierer TI-TROFF erstellt.
Allen, die mit Anregungen und kritischen Fragen dazu beigetragen haben, das
Buch zu gestalten, sei unser Dank an dieser Stelle ausgesprochen. Dies gilt vor allem
auch fiir die Studenten in unseren Vorlesungen. Besonders mochten wir uns auch
bei Herrn Josef Mester und den vie!en anderen bedanken, die uns bei der aufwendi
gen Arbeit der Formatierung geholfen haben.
Frankfurt am Main Giinter Martin
Manfred Trostmann