Linux课程设计Linux环境下C语言程序设计.doc

课程设计报告课程名称 系统软件实践 设计题目 Linux环境下C语言程序设计 专业、班级 软件0802 学 号 080203051 2010 年 10 月 6日一、 引言（简要说明设计题目的目的、意义、内容、主要任务等）1. 目的1） 巩固和复习c语言的基础知识，进一步加深对c语言的理解和掌握2） 课程设计提供了一个既动脑又动手，独立实践的机会，将课本上得理论知识和实际3） 有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力，提高学生适应实际，实践编程的4） 能力；5） 熟悉linux的基本操作，并且能够在linux环境下编写c语言程序、6） 培养在项目开发中团队合作精神，创新意识及能力2. 意义1） 综合应用c程序设计课程的理论基础和知识，掌握程序设计的一般方法，树立正 确的设计思想，培养了分析问题和解决问题的能力2） 学会了从实际的要求出发，合理的选择算法，正确的使用测试方法，培养了程序设计能力3） 学会运用帮助和查阅有关技术资料的能力。3. 内容 程序一：制作一个可供小学数学运算的程序：10以内加减法，能根据输入题数出题，判断题是否正确，最后计算分数。例如：请输入题数：21+5=2+4=由用户输入答案，程序根据答案判断正误，输出正确率（%）。并用make工程管理器编译。（注意分割文件，可参考第一题的提示。）编写makefile文件。 程序二：设计一个程序，要求新建一个文件“hello”，利用write函数将“Linux下c软件设计”字符串写入该文件。 程序三： 利用命名管道实现两个进程间的通信。 程序四： 服务器通过socket连接后，向客户端发送字符串“连接上了”。在服务器上显示客户端的IP地址或域名。4. 主要任务1） 分析题目的要求，2） 总结各个程序所涉及的相关知识点3） 各种算法的涉及4） 画出部分模块的流程图5） 程序代码的设计与实现二、 正文（课程设计的主要内容，包括实验与观测方法和结果、仪器设备、计算方法、编程原理、数据处理、设计说明与依据、加工整理和图表、形成的论点和导出的结论等。正文内容必须实事求是、客观真切、准确完备、合乎逻辑、层次分明、语言流畅、结构严谨，符合各学科、专业的有关要求。）程序一： 流程图： 开始a=rand()%10b=rand()%10unsigned time time=0Srand(time)a+b=,判断正误给出正确答案x=rand()%2x=rand()%2a-b=,判断正误给出正确答案a+b=,判断正误给出正确答案a-b=,判断正误给出正确答案输出测试相关结果goto语句实现是否循环a<b成立不成立 源代码： start.c文件： 该文件主要处理算法和逻辑，学生开始答题，运算逻辑的和结果 以及答题结果。#include <stdio.h>#include <stdlib.h>void print_random(int count, int *a) int ii = 1; int i=*a; a+; int j=*a; a+; int c; int total=0; int d=0; int ok = 0; printf("本题库中只有%d题，请认真答题，每题5分n",count); while(1) printf("第%d题：", ii); printf("%d ", i); printf("+"); printf("%d ", j); printf("=?"); printf("n"); printf("请您输入结果:"); scanf("%d",&c); d=i+j; if(c=d) printf("正确n");ok+; total+=5; elseprintf("错误%dn",d); total+=0; if(ii=count) break; ii+; i=*a;a+; j=*a;a+; d=0; printf("正确率为：%dn",ok*100/count); printf("您最后的总分是：%d",total); printf("n"); main.c 文件： 该文件主要包含主函数，逻辑的控制，以及学生确定题的数量 还包括生成题库的函数。 #include <stdio.h>#include <stdlib.h>void gen_random(int count,int *a) int i; for (i = 0; i < count*2; i+) *a = rand() % 10;a+;int main(void)printf("请您输入数量:");int c; scanf("%d",&c);int a200; gen_random(c,a);printf("%d",a2); print_random(c,a); return 0; Makefile文件：main:start.o main.ogcc start.o main.o -o xxlxisDelta.o:start.cgcc start.c -cmain.o:main.cgcc main.c -c 运行结果图：程序二： 程序描述：此程序主要实现了文件的打开，关闭，读取和写入。1. creat 函数 creat 的作用是在目录中建立一个空文件，该函数的使用方法如下所示。 int creat(char * pathname, mode_t mode); 函数的参数 pathname 表示需要建立文件的文件名和目录名，mode 表示这个文件的权限。文件权限的设置见本章第一节所述。文件创建成功时返回创建文件的编号，否则返回-1。 使用这个函数时，需要在程序的前面包含下面三个头文件。 #include<sys/types.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> 如果创建文件不成功，可用 errno 捕获错误编号然后输出。creat 函数可能发生的错误如下所示。 EEXIST：参数 pathname 所指的文件已存在。 EACCESS：参数 pathname 所指定的文件不符合所要求测试的权限。 EROFS：欲打开写入权限的文件存在于只读文件系统内。 EFAULT：参数 pathname 指针超出可存取的内存空间。 EINVAL：参数 mode 不正确。 ENAMETOOLONG：参数 pathname 太长。 ENOTDIR：参数 pathname 为一目录。 ENOMEM：核心内存不足。 ELOOP：参数 pathname 有过多符号链接问题。 EMFILE：已达到进程可同时打开的文件数上限。2. open 函数 open 的作用是打开一个文件，使文件处于可读写的状态。这个函数的使用方法如下所示。 int open(char *pathname, int flags); int open(char *pathname,int flags, mode_t mode); 在上一节所示函数的参数列表中，pathname 表示要打开文件的路径字符串。参数 flags是系统定义的一些整型常数，表示文件的打开方式。Flags 的可选值如下所示。 O_RDONLY：以只读方式打开文件。 O_WRONLY：以只写方式打开文件。 O_RDWR：以可读写方式打开文件。 上述三种旗标是互斥的，也就是不可同时使用，但可与下列的旗标利用“|”运算符组合。 O_CREAT：若要打开的文件不存在则自动建立该文件。 O_EXCL：如果 O_CREAT 已被设置，此指令会去检查文件是否存在。文件若不存 在 则建立该文件，否则将导致打开文件错误。此外，若 O_CREAT 与 O_EXCL 同时设置 时，如果要打开的文件为一个链接，则会打开失败。 O_NOCTTY：如果要打开的文件为终端机设备时，则不会将该终端机当成进程控制终 端机。 O_TRUNC：若文件存在并且以可写的方式打开时，此标志会清空文件。这样原来的文件内容会丢失。 O_APPEND：以附加的文件打开文件。当读写文件时会从文件尾开始向后移动，写入的数据会以附加的方式加入到文件后面。 O_NONBLOCK：以不可阻断的方式打开文件，也就是无论文件有无数据读取或等待操作，都会立即打开文件。 O_NDELAY：O_NONBLOCK。 #include <fcntl.h> O_SYNC：以同步的方式打开文件，所有的文件操作不写入到缓存。 O_NOFOLLOW：如果参数 pathname 所指的文件为一符号链接，则会打开失败。 O_DIRECTORY：如果参数 pathname 所指的文件的目录不存在，则打开文件失败。3. wirte 函数 write 可以把一个字符串写入到一个已经打开的文件中。这个函数的使用方法如下所示。ssize_t write (int fd,void * buf,size_t count);在参数列表中，fd 是已经打开文件的文件号，buf 是需要写入的字符串，count 是一个整型数，表示需要写入的字符个数。size_t 是一个相当于整型的数据类型，表示需要写入的字节的数目。将字符串写入文件以后，文件的写位置也会随之移动。如果写入成功，write 函数会返回实际写入的字节数。发生错误发生时则返回-1，可以用errno 来捕获发生的错误。可能发生的错误如下所示。 EINTR：此操作被其他操作中断。 EAGAIN：当前打开文件是不可写的方式打开的，不能写入文件。 EADF：参数 fd 不是有效的文件编号，或该文件已关闭。代码解析：#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h> /*包含头文件。*/#include <errno.h>main() /*定义打开的文件号。*/ int fd; /*定义要写入文件的路径*/ char path="hello" char s="Linux下c软件设计" /*定义要写入的字符串。*/ /*使用错误号。*/ extern int errno;1) /*用 creat 函数创建一个文件*/if(creat(path,0766)=-1) /*不能创建文件。*/ printf("cant't create the file %s.n",path); printf("errno：%dn",errno); /*显示错误号。*/ printf("ERR ：%sn",strerror(errno); /*显示错误信息。*/ /*另一种情况。*/else /*显示创建成功。*/ printf("created file %s.n",path); /*打开文件。*/ fd=open(path,O_WRONLY|O_CREAT); /*打开文件是否成功。*/ if(fd!=-1) /*文件打开成功。*/ printf("opened file %s .n",path); else /*文件打开不成功。*/ printf("cant't open file %s.n",path); printf("errno：%dn",errno); /*显示错误号。*/ printf("ERR ：%sn",strerror(errno); /*显示错误信息。*/ /*将内容写入到文件。*/ write(fd,s,sizeof(s); /*关闭文件。*/ close(fd); /*显示信息。*/ pintf("Done"); 程序运行结果图： 程序三： 程序描述：主要完成进程的应用，实现进程间的通信问题 #include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main() int pipe_fd2; pid_t pid; char r_buf4; char* w_buf256; int childexit=0; int i; int cmd; memset(r_buf,0,sizeof(r_buf); if(pipe(pipe_fd)<0) printf("pipe create errorn"); return -1; if(pid=fork()=0) /子进程：解析从管道中获取的命令，并作相应的处理 printf("n"); close(pipe_fd1); sleep(2); while(!childexit) read(pipe_fd0,r_buf,4); cmd=atoi(r_buf); if(cmd=0) printf("child: receive command from parent overn now child process exitn"); childexit=1; else if(handle_cmd(cmd)!=0) return; sleep(1); close(pipe_fd0); exit(0); else if(pid>0) /parent: send commands to child close(pipe_fd0); w_buf0="003" w_buf1="005" w_buf2="777" w_buf3="000" for(i=0;i<4;i+) write(pipe_fd1,w_bufi,4); close(pipe_fd1); return 0;/下面是子进程的命令处理函数（特定于应用）：int handle_cmd(int cmd)if(cmd<0)|(cmd>256)/suppose child only support 256 commands printf("child: invalid command n"); return -1; printf("child: the cmd from parent is %dn", cmd);return 0; 程序运行结果图： 程序四： 方法描述：请求连接函数 connet所谓请求连接，指的是客户机向服务器发送信息时，需要发送一个连接请求。connect 函数可以完成这项功能，这个函数的使用方法如下所示。int connect (int sockfd,struct sockaddr * serv_addr,int addrlen);在参数列表中，sockfd 表示已经建立的 socket，serv_addr 是一个结构体指针，指向一个sockaddr 结构体，这个结构体存储着远程服务器的 IP 与端口信息，Addrlen 表示 sockaddr 结构体的内存长度，可以用 sizeof 函数来获取。sockaddr 结构体的定义见前面节中的 bind 函数所述。函数会将本地的 socket 连接到 serv_addr 所指定的服务器 IP 与端口。如果连接成功，返回值为 0，连接失败则返回-1。函数可能发生下面的错误，可以用 error 来捕获发生的错误。EBADF：参数 sockfd 不是一个合法的 socket。EFAULT：参数 serv_addr 指针指向了一个无法读取的内存空间。ENOTSOCK：参数 sockfd 是文件描述词，而不是一个正常的 socket。EISCONN：参数 sockfd 的 socket 已经处于连接状态。ECONNREFUSED：连接要求被服务器拒绝。ETIMEDOUT：需要的连接操作超过限定时间仍未得到响应。ENETUNREACH：无法传送数据包至指定的主机。EAFNOSUPPORT：sockaddr 结构的 sa_family 不正确。EALREADY：socket 不能阻断，但是以前的连接操作还未完成。如果需要使用这个函数，需要在程序的最前面包含下面的头文件。#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>数据接收函数 recv函数 recv 可以接收远程主机发送来的数据，并把这些数据保存到一个数组中。该函数的使用方法如下所示。int recv(int s,void *buf,int len,unsigned int flags);在参数列表中，s 表示已经建立的 socket，buf 是一个指针，指向一个数组，接收到的数据会保存到这个数组上，len 表示数组的长度，可以用 sizeof 函数来取得，flags 一般设置为 0，其他可能的赋值与含义如下所示。MSG_OOB：接收以 out-of-band 送出的数据。MSG_PEEK：返回来的数据并不会在系统内删除，如果再调用 recv 时会返回相同的数据内容。MSG_WAITALL：强迫接收到 len 大小的数据后才能返回，除非有错误或信号产生。MSG_NOSIGNAL：此操作被 SIGPIPE 信号中断。recv 函数如果接收到数据，会把这些数据保存在 buf 指针指向的内存中，然后返回接收到字符的个数。如果发生错误则会返回-1。函数可能发生下面这些错误，可以用 errno 来捕获错误。EBADF：参数 s 不是一个合法的 socket。EFAULT：参数中的指针指向了无法读取的内存空间。ENOTSOCK：参数 s 是文件描述词，而不是一个 socket。EINTR：被信号中断。EAGAIN：此动作会阻断进程，但参数 s 的 socket 不可阻断。ENOBUFS：系统的缓冲内存不足。ENOMEM：核心内存不足EINVAL：参数不正确。使用这个函数前，需要在程序的最前面包含下面的头文件。#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>信息发送函数 send用 connect 函数连接到远程计算机以后，可以用 send 函数将信息发送到对方的计算机。这个函数的使用方法如下所示。int send(int s,const void * msg,int len,unsigned int flags);在参数列表中，s 表示已经建立的 socket，msg 是需要发送数据的指针，len 表示需要发送数据的长度。这个长度可以用 sizeof 函数来取得，参数 flags 一般设置为 0，可能的赋值与含义如下所示。 MSG_OOB：传送的数据以 out-of-band 的方式送出。 MSG_DONTROUTE：取消路由表查询。 MSG_DONTWAIT：设置为不可阻断传输。 MSG_NOSIGNAL：此传输不可被 SIGPIPE 信号中断。如果发送数据成功，函数会返回已经传送的字符个数，否则会返回-1。函数可能发生下面这些错误，可以用 errno 来捕获函数的错误。EBADF：参数 s 不是一个正确的 socket。 EFAULT：参数中的指针指向了不可读取的内存空间。 ENOTSOCK：参数 s 是一个文件，而不是一个 socket。 EINTR：被信号中断。 EAGAIN：此操作会中断进程，但 socket 不允许中断。 ENOBUFS：系统的缓冲内存不足。 ENOMEM：核心内存不足。 EINVAL：传给系统调用的参数不正确。 在使用这个函数前，需要在程序的最前面包含下面的头文件。 socket在进行网络连接前，需要用 socket 函数向系统申请一个通信端口。这个函数的使用方法如下所示。int socket(int domain, int type, int protocol);在参数表表中，domain 指定使用何种的地址类型，可能的值是下面这些系统常量。 PF_UNIX,PF_LOCAL,AF_UNIX,AF_LOCAL：这些是 UNIX 进程通信协议。 PF_INET,AF_INET：Ipv4 网络协议。 PF_INET6,AF_INET6：Ipv6 网络协议。 PF_IPX,AF_IPX：IPX-Novell 协议。 PF_NETLINK,AF_NETLINK：核心用户接口装置。 PF_X25,AF_X25、ITU-T X.25：ISO-8208 协议。 PF_AX25,AF_AX25：业余无线 AX.25 协议。 PF_ATMPVC,AF_ATMPVC：存取原始 ATM PVCs。 PF_APPLETALK,AF_APPLETALK：DDP 网络协议。 PF_PACKET,AF_PACKET：初级封包接口。 type 参数的作用是设置通信的协议类型，可能的取值如下所示。 SOCK_STREAM：提供面向连接的稳定数据传输，即 TCP 协议。 OOB：在所有数据传送前必须使用 connect()来建立连线状态。 SOCK_DGRAM：使用不连续不可靠的数据包连接。 SOCK_SEQPACKET：提供连续可靠的数据包连接。 SOCK_RAW：提供原始网络协议存取。 SOCK_RDM：提供可靠的数据包连接。 SOCK_PACKET：与网络驱动程序直接通信。参数 protocol 用来指定 socket 所使用的传输协议编号。这一参数通常不具体设置，一般Linux 系统下 C 程序开发详解设置为 0 即可。在使用这个函数建立套接字前，需要在程序的最前面包含下面的头文件。 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> 如果建立套接字成功，则返回这个套接字的编号。如果不成功，则返回-1。这个函数可能发生的错误如下所示。EPROTONOSUPPORT：参数 domain 指定的类型不支持参数 type 或 protocol 指定的协议。 ENFILE：核心内存不足，无法建立新的 socket 结构。 EMFILE：进程文件表溢出，无法再建立新的套接字。 EACCESS ：权限不足，无法建立 type 或 protocol 指定的协议。 ENOBUFS、ENOMEM：内存不足。 EINVAL：参数不合法。 程序描述：实现网络通信，通过套接字实现服务器端和客户端的链接，以及实现传送数据。服务器端：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <sys/wait.h>#include <unistd.h>#include <arpa/inet.h> #define SERVPORT 3333 /*服务器监听端口号 */#define BACKLOG 10 /* 最大同时连接请求数 */int main()int sock_fd,client_fd; /*sock_fd：监听socket；client_fd：数据传输socket */socklen_t sin_size;struct sockaddr_in my_addr; /* 本机地址信息 */struct sockaddr_in remote_addr; /* 客户端地址信息 */if(sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1) perror("socket创建出错！"); exit(1);my_addr.sin_family=AF_INET;my_addr.sin_port=htons(SERVPORT); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; bzero(&(my_addr.sin_zero),8); if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr) = -1) perror("bind出错！"); exit(1); if(listen(sock_fd, BACKLOG) = -1) perror("listen出错！"); exit(1); while(1) sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);if(client_fd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *)&remote_addr, &sin_size) = -1) perror("accept出错");continue; printf("received a connection from %sn",inet_ntoa(remote_addr.sin_addr); if(!fork() /* 子进程代码段 */ if(send(client_fd, "Hello, you are connected!n", 26, 0) = -1) perror("send出错！"); close(client_fd); exit(0); close(client_fd); return 0; 客户端： #include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <errno.h>#include <string.h>#include <netdb.h>#include <sys/types.h>#include <netinet/in.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>#define SERVPORT 3333#define MAXDATASIZE 100 /*每次最大数据传输量 */int main(int argc, char *argv) int sock_fd, recvbytes; char bufMAXDATASIZE; struct hostent *host; struct sockaddr_in serv_addr; if(argc< 2) fprintf(stderr,"Please enter the server's hostname!n"); exit(1); if(host=gethostbyname(argv1) = NULL) herror("gethostbyname出错！"); exit(1); if(sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) = -1) perror("socket创建出错！"); exit(1); serv_addr.sin_family=AF_INET; serv_addr.sin_port=htons(SERVPORT); serv_addr.sin_addr = *(struct in_addr *)host->h_addr); bzero(&(serv_addr.sin_zero),8); if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(struct sockaddr) =-1) perror("connect出错！"); exit(1); if(recvbytes=recv(sock_f