Laboratorio di Sistemi Operativi
Tool per la programmazione
Alberto Montresor
Renzo Davoli
Copyright © 2004-2005 Alberto Montresor, Renzo Davoli
Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no
Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license can be found at:
http://www.gnu.org/licenses/fdl.html#TOC1
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1
Sommario
 Come gestire progetti di programmazione molto grandi
•
Come organizzarli
•
Come compilarli
•
Come lavorare in cooperazione
 Nota:
•
Con un'enfasi sul C, ma i concetti valgono anche per altri linguaggi di
programmazione
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2
Come organizzare un progetto
 Ovviamente:
•
Programmi di grandi dimensioni non possono essere contenuti in un
file singolo
 Nel C
•
vi sono tecniche per semplificare gestione di file multipli
•
non sono "enforced": sono lasciate al programmatore
 Un programma grande è diviso in moduli:
•
i file .h contengono le funzioni prototipo del modulo ed eventuali
costanti
•
i file .c contengono le definizioni di funzioni del modulo
•
i moduli sono compilati separatamente
•
viene generato un eseguibile tramite linking dei moduli
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Esempio: sample.c
#include <stdio.h>
#include "my_math.h"
int main()
{
int a, b, c;
puts("Input three numbers:");
scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
printf("The average of %d %d %d is %f.\n",
a,b,c,average(a,b,c));
return 0;
}
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Esempio - Modulo my_math
/* my_math.h */
#define PI 3.1415926
float average(int x,
int y, int z);
float sum(int x,
int y, int z);
/* my_math.c */
#include "my_math.h"
float average(int x, int y,
int z)
{
return sum(x,y,z)/3;
}
float sum(int x,
int y, int z)
{
return x+y+z;
}
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5
Compilare questo semplice programma
 Per generare my_math.o
•
Abbiamo bisogno di my_math.c e my_math.h
•
gcc –c my_math.c
 Per generare sample.o
•
Abbiamo bisogno di sample.c e my_math.h
•
gcc –c sample.c
 Per generare l'eseguibile
•
Abbiamo bisogno di my_math.o e sample.o
•
gcc –o sample sample.o my_math.o
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Come utilizzare make
 I programmi che consistono di molti moduli sono impossibili da
mantenere manualmente
 Si crea un Makefile
Target
# Makefile for the sample
sample:
Indentazioni
con tab, non
spazi
sample.o
Dipendenze
my_math.o
cc –o sample sample.o my_math.o
sample.o:
sample.c
my_math.h
cc –c sample.c
my_math.o:
my_math.c my_math.h
Comandi
cc –c my_math.c
clean:
rm sample *.o core
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Makefile
 Un makefile consiste in un
insieme di regole del tipo:
 Prerequisiti:
•
uno o più file utilizzati come
input per creare il file target
target ... : prerequisites ...
command
...
...
 Regole
 Target:
 Nota:
•
il nome di un file da generare
•
un'azione da svolgere
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•
•
una o più azioni da eseguire
la prima regola è quella di
"default", o radice
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Come utilizzare make
 Come?
•
Si salva il file con il nome Makefile o makefile nella stessa
directory contenente i file
•
Si lancia l'utility make
 Make
•
trova il Makefile
•
verifica le regole e le dipendenze e rigenera i file per cui è necessario
un update
 Esempio:
•
Se solo sample.c è stato modificato:
• cc –c sample.c
• cc –o sample sample.o my_math.o
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Come utilizzare make
 Per rimuovere tutti i file generati
•
make clean
 Per ricompilare, è possibile:
•
Rimuovere tutti i file generati e ricompilare
• make clean ;
•
make
Oppure è possibile cambiare la data di ultima modifica:
• touch my_math.h ; make
• La data di ultima modifica di my_math.h prende l'ora corrente
• Nota: questo perchè tutti i file dipendono da my_math.h
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Utilizzare make con directory multiple
 Con l'aumentare del numero di file .c
•
diventa difficile controllare tutto con un unico makefile
•
conviene utilizzare più makefile, uno per modulo
 Un programma viene organizzato in questo modo:
•
una directory per modulo
•
file header:
• una directory per tutti i file .h
• oppure: file .h di un modulo nel modulo stesso
•
Makefile nella directory radice per la creazione dell'eseguibile/libreria
•
Makefile in ogni modulo dirigono la creazione dei file .o
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Un esempio di Makefile
 Si consideri un programma C composto da
•
una struttura dati a coda queue
• queue_types.h, queue_interface.h, queue.c
•
una struttura dati a stack stack
• stack_types.h, stack_interface.h, stack.c
•
un modulo principale
• main.c
 Organizzazione
•
•
Tre sottodirectory:
stack, queue, include
Tutti i file .h in include
Makefile
Makefile
stack
stack.c
queue
include
main.c
Makefile
stack.c
s_t.h
s_i.h
...
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Un esempio di Makefile
 stack contiene stack.c e il seguente Makefile:
all: stack.o
stack.o: stack.c \
../include/stack_types.h \
../include/stack_interface.h
gcc -I../include -c stack.c
clean:
rm -f *.o
 Note: opzione -I di gcc
•
Specifica uno o più path in cui cercare per trovare file .h
•
Path multipli separati da virgole ","
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13
Un esempio di Makefile
 queue contiene queue.c e il seguente Makefile:
all: queue.o
queue.o: queue.c \
../include/queue_types.h \
../include/queue_interface.h
gcc -I../include -c queue.c
clean:
rm -f *.o
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Un esempio di Makefile
 main contiene main.c e il seguente Makefile:
all: main.o stackdir queuedir
gcc -o main main.o ../stack/stack.o \
../queue/queue.o
main.o: main.c include/*.h
gcc -Iinclude -c main.c
stackdir:
cd stack ; make all
queuedir:
cd queue ; make all
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Un esempio di Makefile
clean:
rm -f *.o
main
core
cleanall:
rm -f *.o main core
cd stack ; make clean
cd queue ; make clean
 Nota:
•
Ogni riga di comando viene eseguita tramite una subshell
•
Come viene gestita la directory corrente
•
Cosa succede se una directory manca?
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Utilizzazione delle macro nei makefile
 Macro nei Makefile
•
Utilizzate per semplificare la modifica dei Makefile
•
Utilizzate per ridurre la dimensione dei file semplificando espressioni
ripetute
 Sintassi
•
Definizione: name = value
•
Riferimenti: $(name) o ${name}
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Un esempio di Makefile, rivisitato
 Makefile in stack:
CC
HDIR
INCPATH
DEPH
=
=
=
=
gcc
../include
-I$(HDIR)
$(HDIR)/stack_types.h \
$(HDIR)/stack_interface.h
SOURCE = stack.c
OBJECTS = stack.o
all: $(OBJECTS)
stack.o: $(SOURCE) $(DEPH)
$(CC) $(INCPATH) -c $(SOURCE)
clean:
rm -f *.o
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Un esempio di Makefile, rivisitato
 Makefile in queue
CC
HDIR
INCPATH
DEPH
=
=
=
=
gcc
../include
-I$(HDIR)
$(HDIR)/queuetypes.h \
$(HDIR)/queueinterface.h
SOURCE = queue.c
OBJECTS = queue.o
all: $(OBJECTS)
queue.o: $(SOURCE) $(DEPH)
$(CC) $(INCPATH) -c $(SOURCE)
clean:
rm -f *.o
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Un esempio di Makefile, rivisitato
 Makefile per main
CC
HDIR
INCPATH
DEPH
= gcc
= include
= -I$(HDIR)
= $(HDIR)/queue_types.h \
$(HDIR)/queue_interface.h \
$(HDIR)/stack_types.h \
$(HDIR)/stack_interface.h
OBJECTS = stack/stack.o queue/queue.o
all: main
main: main.o stackdir queuedir
$(CC) -o main main.o $(OBJECTS)
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Un esempio di makefile, rivisitato
main.o: main.c $(HDIR)/*.h
$(CC) $(INCPATH) -c main.c
stackdir:
cd stack && make all
queuedir:
cd queue && make all
clean:
rm
-f
*.o
main
core
cleanall:
-rm -f *.o main core
cd stack && make clean
cd queue && make clean
Ignora eventuali errori
Solo in caso di successo con cd
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Makefile "avanzati"
 Le funzionalità di make non si esauriscono qui
•
Strutture di controllo come statement condizionali e loop
•
Regole implicite che agiscono come default quando non sono presenti
regole esplicite
•
Semplici funzioni di supporto per trasformare testo
•
Variabili automatiche che si riferiscono a vari elementi di un Makefile,
come target e dipendenze.
 Per ulteriori dettagli:
•
http://www.gnu.org/manual/make/html_mono/make.html
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Esempi
 Dipendenze automatiche
•
make è in grado di inferire alcune dipendenze e regole
OBJECTS = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
edit : $(OBJECTS)
cc -o edit $(objects)
main.o : defs.h
kbd.o : defs.h command.h
command.o : defs.h command.h
display.o : defs.h buffer.h
insert.o : defs.h buffer.h
search.o : defs.h buffer.h
files.o : defs.h buffer.h command.h
utils.o : defs.h
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main.o : defs.h main.c
gcc -c main.c
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Esempi
 Uno stile alternativo
•
è possibile "raggruppare" le dipendenze
OBJECTS = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
edit : $(OBJECTS)
cc -o edit $(OBJECTS)
$(OBJECTS) : defs.h
kbd.o command.o files.o : command.h
display.o insert.o search.o files.o : buffer.h
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Esempi
 Regole "statiche"
•
Specificano il comportamento per una classe di file
•
gnuplot: input set{eps|gpt}.gpt
*.plt,
output output.{eps|gpt}
Afferma che sono solo azioni
.PHONY: all eps png
all: eps png
eps: quota.eps transfer.eps single.eps
png: quota.png transfer.png single.png
Identifica il prerequisito
%.eps : %.plt seteps.gpt
gnuplot seteps.gpt $< ; mv output.eps $@
%.png : %.plt seteps.gpt
gnuplot setpng.gpt $< ; mv output.png $@
clean:
rm -f *.eps *.png
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Identifica il target
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Portabilità
 E' sempre un problema!
•
Diversi tipi di: processori / compilatori / librerie / s.o.
•
Diverse versioni di: compilatori / librerie / s.o.
 Makefile per la portabilità:
•
scrivere un makefile è facile
• come abbiamo visto...
•
scrivere un buon makefile è difficile
• maintanance target (install, dist, distclean, ...)
• opzioni utente
• gestione delle dipendenze !!!!!
•
scrivere un makefile portatile è molto difficile
• path di librerie, installazioni, etc.
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Auto-tools
 GNU project "auto-tools"
•
automake - generazione automatica makefile
•
autoheader - generazione config headers; per portabilità
•
autoconf - genera configure script
•
libtool - gestione librerie statiche/dinamiche
config.h
Makefile
autoconf
configure
Makefile.am
automake
Makefile.in
autoheader
Config.h.in
Configure.in
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Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> ls -1
my_math.c
my_math.h
sample.c
programmer@c:~/project>:~/tmp> autoscan
programmer@c:~/project>:~/tmp> ls -1
autoscan.log
configure.scan
Autoscan crea il file configure.scan,
my_math.c
che ci servirà come template per
my_math.h
sample.c
creare il file configure.in
Project
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autoscan
configure.scan
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Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> cat configure.scan
#
-*- Autoconf -*# Process this file with autoconf for a configure script.
AC_PREREQ(2.57)
AC_INIT(FULL-PACKAGE-NAME, VERSION, BUG-REPORT-ADDRESS)
AC_CONFIG_SRCDIR([my_math.c])
AC_CONFIG_HEADER([config.h])
# Checks for programs.
AC_PROG_CC
# Checks for libraries.
# Checks for header files.
# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.
# Checks for library functions.
AC_OUTPUT
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29
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> cat configure.in
#
-*- Autoconf -*# Process this file with autoconf for a configure script.
AC_PREREQ(2.57)
AC_INIT(sample, [1.00], [[email protected]])
AC_CONFIG_SRCDIR([my_math.h])
#AC_CONFIG_HEADER([config.h])
# Checks for programs.
AC_PROG_CC
# Checks for libraries.
# Checks for header files.
Questa riga è commentata, perchè
non abbiamo bisogno di un file
config.h (per gestire portabilità)
# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.
# Checks for library functions.
AC_OUTPUT([Makefile])
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30
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> automake -a
configure.in: `AM_INIT_AUTOMAKE' must be used
automake: no implementation of AM_INIT_AUTOMAKE was found,
automake: probably because aclocal.m4 is missing...
automake: You should run aclocal to create this file, then
automake: run automake again.
automake: no `Makefile.am' found or specified
-a aggiunge alcuni file standard al
progetto; altrimenti li richiede
autoscan.in
Makefile.am
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automake
Makefile.in
31
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> cat configure.in
#
-*- Autoconf -*# Process this file with autoconf for a configure script.
AC_PREREQ(2.57)
AC_INIT(sample, [1.00], [[email protected]])
AC_CONFIG_SRCDIR([my_math.h])
AM_INIT_AUTOMAKE
# Checks for programs.
AC_PROG_CC
# Checks for libraries.
# Checks for header files.
# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.
# Checks for library functions.
AC_OUTPUT([Makefile])
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32
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> cat Makefile.am
noinst_PROGRAMS=sample
sample_SOURCES=sample.c my_math.c
#Ulteriori esempi, commentati:
#bin_PROGRAMS=sample
#include_HEADERS=my_math.h
#lib_LIBRARIES=mymath.a
#mymath_a_SOURCE=my_math.c
Struttura generale: where_WHAT
where - dove mettere i file generati
WHAT - quale file considerare
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33
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> aclocal
programmer@c:~/project> automake -a
automake
Makefile.am: required file `./NEWS' not found
Makefile.am: required file `./README' not found
Makefile.am: required file `./AUTHORS' not found
Makefile.am: required file `./ChangeLog' not found
programmer@c:~/project> touch \
README NEWS AUTHORS ChangeLog
programmer@c:~/project> automake -a
programmer@c:~/project> autoconf
autoscan.in
Makefile.in
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autoconf
configure
34
Esempio di autoconf
programmer@c:~/project> ./configure
checking for a BSD-compatible install.. /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for gawk... gawk
checking whether make sets $(MAKE)... yes
checking for gcc... gcc
checking for C compiler default output... a.out
checking whether the C compiler works... yes
checking whether we are cross compiling... no
checking for suffix of executables...
checking for suffix of object files... o
checking whether we are using the GNU C compiler... yes
checking whether gcc accepts -g... yes
checking for gcc option to accept ANSI C... none needed
checking for style of include used by make... GNU
checking dependency style of gcc... gcc
configure: creating ./config.status
config.status: creating Makefile
config.status: executing depfiles commands
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35
Autoconf
 Note finali
•
Con questo esempio abbiamo solo "scalfito" le potenzialità di auto*
•
Maggiori informazioni presso:
• google://automake
• google://autoheader
• google://autoconf
• google://libtool
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CVS - Concurrent Versioning System
 Perchè utilizzare CVS?
•
tenere traccia delle differenti versioni dei vostri file
•
mantenere le vecchie versioni
•
lavorare sugli stessi file da postazioni diverse
•
lavorare sugli stessi file in cooperazione con altre persone
 Per chi è indicato?
•
Programmatori, scrittori (per chi usa latex)
 Open-source
•
http://www.cvshome.org/.
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37
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
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38
CVS
Repository
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
Working dir 2
checkout
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
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39
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
checkout
/home/pippo/prog2
/home/pippo/prog2/a.tex
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
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40
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
checkout
/home/pippo/prog2
/home/pippo/prog2/a.tex
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
/home/pluto/proj1
/home/pluto/proj1/a.c
/home/pluto/proj1/b.c
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41
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
Modificato
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
/home/pippo/prog2
/home/pippo/prog2/a.tex
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
/home/pluto/proj1
/home/pluto/proj1/a.c
/home/pluto/proj1/b.c
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42
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
commit
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
/home/pippo/prog2
/home/pippo/prog2/a.tex
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
/home/pluto/proj1
/home/pluto/proj1/a.c
/home/pluto/proj1/b.c
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43
CVS
Repository
Working dir 1
/home/cvs
/home/cvs/proj1
/home/cvs/proj1/a.c,v
/home/cvs/proj1/b.c,v
/home/pippo/proj1
/home/pippo/proj1/a.c
/home/pippo/proj1/b.c
update
/home/pippo/prog2
/home/pippo/prog2/a.tex
/home/cvs/proj2
/home/cvs/proj2/a.tex,v
Working dir 2
/home/pluto/proj1
/home/pluto/proj1/a.c
/home/pluto/proj1/b.c
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44
CVS
 Come funziona CVS?
•
Orientato ai file / orientato alla linea
•
Nessun vero e proprio concetto di "progetto"
•
Lavoro soprattutto con file testuali; può gestire file binari
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45
CVS
 Come indicare dove si trova un repository?
•
Local
path
•
External
:ext:user@host:path
•
Password server
:pserver:user@host:path
 Da linea di comando:
•
cvs -d /home/cvs checkout proj
•
cvs -d :pserver:[email protected]:/home/cvs login
Password: xxxxxxx
cvs checkout
 Tramite configurazione, una volta:
•
export CVSROOT=cvs.c.com:/home/cvs
•
export CVS_RSH=ssh
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46
CVS - Importare un progetto
pippo@c:~> cd temp
pippo@c:~/temp> ls
my_math.c
my_math.h
sample.c
pippo@c:~/project> cvs -d /home/cvs import \
-m "First release" sample pippo start
N sample/sample.c
N sample/my_math.c
N sample/my_math.h
No conflicts generated by this import
pippo@c:~/project>
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47
CVS - Importare un progetto
pippo@c:~> cvs -d /home/cvs checkout sample
cvs checkout: Updating sample
U sample/my_math.c
U sample/my_math.h
U sample/sample.c
pippo@c:~/> ls sample
CVS/
my_math.c
my_math.h
sample.c
pippo@c:~/> ls sample/CVS/
Entries
Repository
Root
pippo@c:~/> cat sample/CVS/Root
/home/cvs
Da qui in poi, non è più
necessario specificare
-d /home/cvs
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48
CVS - Modificare un progetto
pippo@c:~/sample> cp sample.c sample2.c
pippo@c:~/sample> vi sample.c
pippo@c:~/sample> cvs add sample2.c
cvs add: scheduling file
`sample2.c' for addition
#include
cvs add: use 'cvs commit' to
#include
add this file permanently
<stdio.h>
"my_math.h"
int main()
{
int a, b, c;
puts("Inserisci tre numeri:");
scanf("%d %d %d", &a, &b, &c);
printf("The average of %d %d %d
is %f\n", a,b,c,average(a,b,c));
}
/* Commento finale */
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49
CVS - Modificare un progetto
pippo@c:~/sample> cvs commit -m "Added file"
cvs commit: Examining .
Checking in sample.c;
/home/montreso/cvs/sample/sample.c,v <-- sample.c
new revision: 1.2; previous revision: 1.1
done
RCS file: /home/montreso/cvs/sample/sample2.c,v
done
Checking in sample2.c;
/home/montreso/cvs/sample/sample2.c,v <-- sample2.c
initial revision: 1.1
done
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CVS - Varie ed eventuali
pippo@c:~/sample> cvs update
cvs update: Updating .
Vedere le differenze:
pippo@c:~/sample> cvs diff -r1.1 sample.c
Index: sample.c
RCS file: /home/montreso/cvs/sample/sample.c,v
retrieving revision 1.1
retrieving revision 1.2
diff -r1.1 -r1.2
6c6
<
puts("Input three numbers:");
-->
puts("Inserisci tre numeri:");
10d9
<
return 0;
11a11
> /* Commento finale */
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Conclusioni
 Si può fare di più....
•
Gestione delle versioni
•
Gestione dei conflitti
•
Fork di progetti
•
Gestione sicura dei repository
•
Etc. Etc.
 Per ulteriori informazioni:
•
google://cvs book
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