programmation systeme en c sous linux -...

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C h r i s t o p h e B l a e s s

Programmation systme en C

sous LinuxSignaux, processus,

threads, IPC et sockets

2e dition

Tirer le meilleur parti de lenvironnement LinuxLa possibilit de consulter les sources du systme, de la bibliothque glibc et de la plupart des applicationsqui tournent sur cet environnement reprsente une richesse inestimable aussi bien pour les passionns quidsirent intervenir sur le noyau, que pour les dveloppeurs curieux de comprendre comment fonctionnentles programmes quils utilisent quotidiennement.Nombreuses sont les entreprises qui ont compris aujourdhui tout le parti quelles pouvaient tirer de cetteouverture des sources, gage de fiabilit et de prennit, sans parler de lextraordinaire niveau de comp-tences disponible au sein dune communaut de programmeurs aguerris au contact du code des meilleursdveloppeurs OpenSource.

Un ouvrage conu pour les programmeurs Linux et Unix les plus exigeantsSans quivalent en langue franaise, louvrage de Christophe Blaess constitue une rfrence complte de laprogrammation systme sous Linux, y compris dans les aspects les plus avancs de la gestion des pro-cessus, des threads ou de la mmoire. Les programmeurs travaillant sous dautres environnements Unixapprcieront tout particulirement lattachement de lauteur au respect des standards (C Ansi, glibc, Posix...),garant dune bonne portabilit des applications. La deuxime dition de ce livre a t entirement actualiseen fonction du noyau Linux 2.6 et des nombreuses volutions de la bibliothque C.

Au sommaire Concepts et outils La notion de processus Accs l'environnement Excution des programmes Fin d'unprogramme Gestion classique des signaux Gestion portable des signaux Signaux temps-rel Sommeildes processus et contrle des ressources Entres-sorties simplifies Ordonnancement des processus Programmation multithread Gestion de la mmoire du processus Gestion avance de la mmoire Utilisationdes blocs mmoire et des chanes Routines avances de traitement des blocs mmoire Tris, recherches etstructuration des donnes Flux de donnes Descripteurs de fichiers Accs au contenu des rpertoires Attributs des fichiers Bases de donnes Types de donnes et conversions Fonctions mathmatiques Fonctions horaires Accs aux informations du systme Internationalisation Communications classiquesentre processus Communications avec les IPC Systme V Entres-sorties avances Programmation rseau Utilisation des sockets Gestion du terminal.

qui sadresse cet ouvrage ? Aux programmeurs et dveloppeurs intresss par les aspects systme de la programmation

sous Linux et Unix. Aux administrateurs systme en charge de la gestion dun parc Linux et/ou Unix. Aux tudiants en informatique (1er et 2e cycle universitaire, coles dingnieurs, etc.).

Sur le site www.editions-eyrolles.com dialoguez avec lauteur ; tlchargez le code source des exemples ; consultez les mises jour et complments.

C. BlaessDiplm de lESIGELEC(Rouen) et titulaire dun DEA dintelligenceartificielle, ChristopheBlaess est depuis plus de dix ans ingnieurindpendant eninformatique dans le domaine delaronautique. Spcialisprincipalement dans le traitement radar et les visualisations(embarques ougnrales), il travaille pourdes compagnies ariennes,des centres dtudes, des fournisseursdquipements et des aroports. Il estgalement coordinateurdes traductions des pagesde manuel Linux et animedes sances de formationdans les domainestouchant laprogrammation systmesous Unix.

Programmation systmeen C sousLinux 2e dition

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n11601_Program_Syst_C 10/02/05 12:10 Page 1

CHEZ LE MME DITEUR

C. BLAESS. Scripts sous Linux.N11405, 2004, 762 pages.

J.-F. BOUCHAUDY, G. GOUBET. Linux Administration.N11505, 2004, 936 pages.

R. W. SMITH. Accrotre les performances dun systme Linux.N11430, 2004, 812 pages.

V. STANFIELD, R. W. SMITH. Linux. Guide de ladministrateur.N11263, 2003, 654 pages.

C. HUNT. Serveurs rseau Linux.N11229, 2003, 648 pages.

J.-F. BOUCHAUDY. TCP/IP sous Linux.N11369, 2003, 866 pages.

B. BOUTHERIN, B. DELAUNAY. Scuriser un rseau Linux.N11445, 2004, 188 pages.

C. AULDS. Apache 2.0. Guide de ladministrateur Linux.N11264, 2003, 612 pages.

B. HATCH, J. LEE, G. KURTZ. Halte aux hackers Linux.N25487, 2003, 660 pages.

G. BRIARD. Oracle9i sous Linuxi sous Linuxi .N11026, 2001, 840 pages.

P. FICHEUX. Linux embarqu.N11024, 2002, 326 pages.

B. WARD. SOS dpannage Linux.N9253, 2001, 258 pages.

DITIONS EYROLLES61, bd Saint-Germain75240 Paris Cedex 05

www.editions-eyrolles.com

Le code de la proprit intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit en effet expressment la photocopie er juillet 1992 interdit en effet expressment la photocopie erusage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique sest gnralise notamment dans les tablissements denseignement, provoquant une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilit mme pour les auteurs de crer des uvres nouvelles et de les faire diter correctement est aujourdhui menace.En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intgralement ou partiellement le

prsent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de lditeur ou du Centre Franais dExploitation du Droit de Copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris. Groupe Eyrolles, 2000, 2005, ISBN : 2-212-11601-2

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Avant-propos

La dynamique des logiciels libres en gnral et du systme Gnu/Linux en particulier acommenc prendre de limportance il y a quelques annes, et son succs ne sest pas dmentidepuis. Le scepticisme que lon rencontrait encore parfois lencontre de Linux a fortementdiminu, et on trouve de plus en plus dapplications professionnelles de ce systme, notam-ment dans les domaines industriels et scientifiques, ainsi que pour les services rseau.

Bien au-del du pingouin aux ufs dor dont trop de gens aimeraient profiter, il sagit enralit dun phnomne technologique particulirement intressant. La conception mme dunoyau Linux ainsi que celle de tout lenvironnement qui laccompagne sont des lments passion-nants pour le programmeur. La possibilit de consulter les sources du systme dexploitation, dela bibliothque C ou de la plupart des applications reprsente une richesse inestimable non seule-ment pour les passionns qui dsirent intervenir sur le noyau, mais galement pour les dve-loppeurs curieux de comprendre les mcanismes intervenant dans les programmes quils utilisent.

Dans cet ouvrage, jaimerais communiquer le plaisir que jprouve depuis plusieurs annes travailler quotidiennement avec un systme Linux. Je me suis trouv professionnellement dansdivers environnements industriels utilisant essentiellement des systmes Unix classiques.Lemploi de PC fonctionnant sous Linux nous a permis de multiplier le nombre de postes detravail et denrichir nos systmes en crant des stations ddies des tches prcises (filtrageet diffusion de donnes, postes de supervision), tout en conservant une homognit dansles systmes dexploitation des machines utilises.

Ce livre est consacr Linux en tant que noyau, mais galement la bibliothque Gnu GlibC,qui lui offre toute sa puissance applicative. On considrera que le lecteur est laise avec lelangage C et avec les commandes lmentaires dutilisation du systme Linux. Dans lesprogrammes fournis en exemple, leffort a port sur la lisibilit du code source plutt que surllgance du codage. Les ouvrages dinitiation au langage C sont nombreux ; on conseilleralindispensable [K

ERNIGHAN

1994], ainsi que lexcellent cours [C

ASSAGNE

1998], disponiblelibrement sur Internet. En ce qui concerne linstallation et lutilisation de Linux, on se tour-nera par exemple vers [W

ELSH

2003].

Le premier chapitre prsentera rapidement les concepts et les outils ncessaires au dvelop-pement sous Linux. Les utilitaires ne seront pas dtaills en profondeur, on se reportera auxdocumentations les accompagnant (pages de manuels, fichiers info

, etc.).

Nous aborderons ensuite la programmation proprement dite avec Linux et la GlibC. Nouspouvons distinguer cinq parties successives :

Les chapitres 2 11 sont plus particulirement orients vers lexcution des programmes.Nous y verrons les identifications des processus, laccs lenvironnement, le lancement et

Blaess Livre Page V Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxVI

larrt dun logiciel. Nous traiterons galement des signaux, en examinant les extensionstemps-rel, des entres-sorties simples et de lordonnancement des processus. Nous termi-nerons cette partie par une prsentation des threads Posix.

La deuxime partie sera consacre la mmoire, tant au niveau des mcanismes dalloca-tion et de libration que de lutilisation effective des blocs ou des chanes de caractres.Cette partie recouvrira les chapitres 13 17 et se terminera par ltude des traitementsavancs sur les blocs de mmoire, comme les expressions rgulires ou le cryptage DES.

Nous aurons ensuite une srie de chapitres consacrs aux fichiers. Les chapitres 18 et 19serviront caractriser les descripteurs de fichiers et les flux, puis les chapitres 20 22dcriront les oprations sur les rpertoires, les attributs des fichiers et les bases de donnesdisponibles avec la GlibC.

Les chapitres 23 27 peuvent tre considrs comme traitant des donnes elles-mmes,aussi bien les types spcifiques comme les caractres tendus que les fonctions mathma-tiques, les informations fournies par le systme dexploitation ou linternationalisation desprogrammes.

Enfin, la dernire partie de ce livre mettra laccent sur les communications, tout dabordentre processus rsidant sur le mme systme, avec les mcanismes classiques et les IPCSystme V. Nous verrons ensuite une introduction la programmation rseau et lutilisa-tion des terminaux pour configurer des liaisons srie. Dans cette partie qui stend deschapitres 28 33, on examinera galement certains mcanismes dentre-sortie avancspermettant des multiplexages de canaux de communication ou des traitements asynchrones.

On remarquera que jaccorde une importance assez grande lappartenance dune fonctionaux normes logicielles courantes. Cest une garantie de portabilit des applications. Le stan-dard

C Ansi

(quon devrait dailleurs plutt nommer ISO C) est important au niveau de lasyntaxe dcriture des applications. La norme

Posix

(Posix.1, et ses extensions Posix.1b temps rel et Posix.1c threads) a longtemps fait figure de rfrence dans le domaine Unix,accompagne dun autre standard :

Unix 98

.

Le standard qui simpose de nos jours est une fusion de Posix et de la norme Unix 98. Ellesont volu ensemble pour donner naissance

SUSv3

(

Single Unix Specifications version 3

).Non seulement ce document dcrit des fonctionnalits bien respectes sur les systmes Unixen gnral et Linux en particulier, mais il est en outre disponible gratuitement sur Internet, surle site de lassociation Open Group (www.opengroup.org

).

Jaimerais profiter de la nouvelle dition de ce livre pour remercier les personnes qui montsoutenu lors de sa rdaction et de sa mise jour, commencer par mon pouse Anne-Sophie,et mes enfants Jennifer, Mina et Pierre. De nombreux lecteurs mont crit pour me communi-quer leurs observations et me faire part de leurs remarques, je les en remercie de tout coeur.Jajoute un remerciement particulier mon ami Michael Kerrisk qui ma fourni des informa-tions et des commentaires trs judicieux.

Ris-Orangis, janvier 2005,

[email protected]

http://www.blaess.fr/christophe/

Blaess Livre Page VI Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

http://www.opengroup.orgmailto:[email protected]://www.blaess.fr/christophe/

Table des matires

Avant-propos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V

CHAPITRE 1

Concepts et outils

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Gnralits sur le dveloppement sous Linux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Outils de dveloppement

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

diteurs de texte

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Vi et Emacs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4diteurs Gnome ou Kde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Nedit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Compilateur, diteur de liens

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Dbogueur, profileur

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Traitement du code source

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Vrificateur de code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Mise en forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Utilitaires divers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Construction dapplication

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Distribution du logiciel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Archive classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Paquetage la manire Red Hat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Environnements de dveloppement intgr

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Contrle de version

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Blaess Livre Page VII Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxVIII

Bibliothques supplmentaires pour le dveloppement

. . . . . . . . . . . . 23

Interface utilisateur en mode texte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Dveloppement sous X-Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Les environnements Kde et Gnome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

CHAPITRE 2

La notion de processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Prsentation des processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Identification par le PID

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Identification de lutilisateur correspondant au processus

. . . . . . . . . 32

Identification du groupe dutilisateurs du processus

. . . . . . . . . . . . . . 37

Identification du groupe de processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Identification de session

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Capacits dun processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

CHAPITRE 3

Accs lenvironnement

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Variables denvironnement

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Variables denvironnement couramment utilises

. . . . . . . . . . . . . . . . 58

Arguments en ligne de commande

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Options simples SUSv3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Options longues Gnu

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Sous-options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

Exemple complet daccs lenvironnement

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

CHAPITRE 4

Excution des programmes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Lancement dun nouveau programme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Causes dchec de lancement dun programme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

Fonctions simplifies pour excuter un sous-programme

. . . . . . . . . . 84

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

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Table des matiresIX

CHAPITRE 5

Fin dun programme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Terminaison dun programme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

Terminaison normale dun processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Terminaison anormale dun processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

Excution automatique de routines de terminaison

. . . . . . . . . . . . . . . 100

Attendre la fin dun processus fils

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Signaler une erreur

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

CHAPITRE 6

Gestion classique des signaux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Gnralits

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

Liste des signaux sous Linux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

Signaux SIGABRT et SIGIOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Signaux SIGALRM, SIGVTALRM et SIGPROF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Signaux SIGBUS et SIGSEGV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Signaux SIGCHLD et SIGCLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Signaux SIGFPE et SIGSTKFLT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127Signal SIGHUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Signal SIGILL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Signal SIGINT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Signaux SIGIO et SIGPOLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Signal SIGKILL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Signal SIGPIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Signal SIGQUIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Signaux SIGSTOP, SIGCONT, et SIGTSTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Signal SIGTERM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Signal SIGTRAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Signaux SIGTTIN et SIGTTOU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Signal SIGURG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Signaux SIGUSR1 et SIGUSR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Signal SIGWINCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133Signaux SIGXCPU et SIGXFSZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133Signaux temps-rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

mission dun signal sous Linux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

Dlivrance des signaux Appels systme lents

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

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Programmation systme en C sous LinuxX

Rception des signaux avec lappel systme signal()

. . . . . . . . . . . . . . 140

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

CHAPITRE 7

Gestion portable des signaux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

Rception des signaux avec lappel-systme sigaction()

. . . . . . . . . . . . 151

Configuration des ensembles de signaux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Exemples dutilisation de sigaction()

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

Blocage des signaux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Attente dun signal

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

criture correcte dun gestionnaire de signaux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

Utilisation dun saut non local

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Un signal particulier : lalarme

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

CHAPITRE 8

Signaux temps-rel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Caractristiques des signaux temps-rel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

Nombre de signaux temps-rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Empilement des signaux bloqus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Dlivrance prioritaire des signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Informations supplmentaires fournies au gestionnaire . . . . . . . . . . . . . . 180

mission dun signal temps-rel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

Traitement rapide des signaux temps-rel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

CHAPITRE 9

Sommeil des processus et contrle des ressources

. . . . . . . . 193

Endormir un processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

Sommeil utilisant les temporisations de prcision

. . . . . . . . . . . . . . . . 199

Timers temps-rel

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

Suivre lexcution dun processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Obtenir des statistiques sur un processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Limiter les ressources consommes par un processus

. . . . . . . . . . . . . 217

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

Blaess Livre Page X Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Table des matiresXI

CHAPITRE 10

Entres-sorties simplifies

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

Flux standard dun processus

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

criture formate dans un flux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Autres fonctions dcriture formate

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

critures simples de caractres ou de chanes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

Saisie de caractres

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

Rinjection de caractre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

Saisie de chanes de caractres

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

Lectures formates depuis un flux

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

CHAPITRE 11

Ordonnancement des processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265tats dun processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

Fonctionnement multitche, priorits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

Modification de la priorit dun autre processus . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

Les mcanismes dordonnancement sous Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275Ordonnancement sous algorithme FIFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276Ordonnancement sous algorithme RR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Ordonnancement sous algorithme OTHER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Rcapitulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Temps-rel ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

Modification de la politique dordonnancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

CHAPITRE 12

Programmation multithread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289Prsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

Implmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

Cration de threads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

Attributs des threads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

Droulement et annulation dun thread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Zones dexclusions mutuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Blaess Livre Page XI Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxXII

Attente de conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

Smaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

Donnes prives dun thread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

Les threads et les signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

CHAPITRE 13

Gestion de la mmoire du processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331Routines classiques dallocation et de libration de mmoire . . . . . . . 331

Utilisation de malloc() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332Utilisation de calloc() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338Utilisation de realloc() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340Utilisation de free() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342Rgles de bonne conduite pour lallocation et la libration de mmoire . . . 342Dsallocation automatique avec alloca() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

Dbogage des allocations mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348Configuration de lalgorithme utilis par malloc() . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351Suivi intgr des allocations et des librations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352Surveillance automatique des zones alloues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354Fonctions dencadrement personnalises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

CHAPITRE 14

Gestion avance de la mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367Verrouillage de pages en mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Projection dun fichier sur une zone mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

Protection de laccs la mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

CHAPITRE 15

Utilisation des blocs mmoire et des chanes . . . . . . . . . . . . . . . 389Manipulation de blocs de mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

Mesures, copies et comparaisons de chanes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

Recherches dans une zone de mmoire ou dans une chane . . . . . . . . 409Recherche dans un bloc de mmoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409Recherche de caractres dans une chane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410

Blaess Livre Page XII Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Table des matiresXIII

Recherche de sous-chanes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411Analyse lexicale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

CHAPITRE 16

Routines avances de traitement des blocs mmoire . . . . . . 419Utilisation des expressions rationnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

Cryptage de donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

Cryptage lmentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426Cryptage simple et mots de passe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428Cryptage de blocs de mmoire avec DES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

CHAPITRE 17

Tris, recherches et structuration des donnes . . . . . . . . . . . . . . 437Fonctions de comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Recherche linaire, donnes non tries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Recherches dichotomiques dans une table ordonne . . . . . . . . . . . . . . 444

Manipulation, exploration et parcours dun arbre binaire . . . . . . . . . 450

Gestion dune table de hachage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

Rcapitulatif sur les mthodes daccs aux donnes . . . . . . . . . . . . . . 462

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

CHAPITRE 18

Flux de donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465Diffrences entre flux et descripteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

Ouverture et fermeture dun flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466

Ouverture normale dun flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467Fermeture dun flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469Prsentation des buffers associs aux flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469Ouvertures particulires de flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

Lectures et critures dans un flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

Positionnement dans un flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

Positionnement classique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478Positionnement compatible Unix 98 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

Blaess Livre Page XIII Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxXIV

Fichiers trous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482Problmes de portabilit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

Paramtrage des buffers associs un flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

Type de buffers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485Modification du type et de la taille du buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

tat dun flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

CHAPITRE 19

Descripteurs de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493Ouverture et fermeture dun descripteur de fichier . . . . . . . . . . . . . . . 493

Lecture ou criture sur un descripteur de fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

Primitives de lecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502Primitives dcriture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505

Positionnement dans un descripteur de fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

Manipulation et duplication de descripteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

Duplication de descripteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516Accs aux attributs du descripteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517Attributs du fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518Verrouillage dun descripteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520Autre mthode de verrouillage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

CHAPITRE 20

Accs au contenu des rpertoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531Lecture du contenu dun rpertoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531

Changement de rpertoire de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536

Changement de rpertoire racine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

Cration et suppression de rpertoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543

Suppression ou dplacement de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

Fichiers temporaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

Recherche de noms de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553

Correspondance simple dun nom de fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553Recherche sur un rpertoire total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555Dveloppement complet la manire dun shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

Blaess Livre Page XIV Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Table des matiresXV

Descente rcursive de rpertoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566

CHAPITRE 21

Attributs des fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567Informations associes un fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567

Autorisation daccs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571

Propritaire et groupe dun fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573

Taille du fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573

Horodatages dun fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576

Liens physiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

Liens symboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579

Nud gnrique du systme de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582

Masque de cration de fichier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

CHAPITRE 22

Bases de donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587Bases de donnes Unix DBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589

Bases de donnes Unix NDBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

Bases de donnes Gnu GDBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600

Bases de donnes DB Berkeley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

CHAPITRE 23

Types de donnes et conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613Types de donnes gnriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 613

Catgories de caractres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

Conversion entre catgories de caractres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

Conversions de donnes entre diffrents types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

Caractres tendus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625

Caractres tendus et squences multioctets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

Blaess Livre Page XV Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxXVI

CHAPITRE 24

Fonctions mathmatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633Fonctions trigonomtriques et assimiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634

Fonctions trigonomtriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635Fonctions trigonomtriques inverses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636Fonctions connexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636

Fonctions hyperboliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

Exponentielles, logarithmes, puissances et racines . . . . . . . . . . . . . . . . 639

Fonctions exponentielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639Fonctions logarithmiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640Puissances et racines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

Nombres complexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

Calculs divers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

Fonctions derreur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643Fonction gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644Fonctions de Bessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644

Limites dintervalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646

Valeurs absolues et signes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

Divisions entires, fractions, modulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

Infinis et erreurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

Valeur non numrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650Infinis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 651Reprsentation des rels en virgule flottante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

Gnrateurs alatoires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654

Gnrateur alatoire du noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654Gnrateur alatoire de la bibliothque C standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655Gnrateur alatoire de la bibliothque mathmatique . . . . . . . . . . . . . . . 656

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658

CHAPITRE 25

Fonctions horaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 659Horodatage et type time_t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

Lecture de lheure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661

Configuration de lheure systme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663

Conversions, affichages de dates et dheures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664

Blaess Livre Page XVI Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Table des matiresXVII

Calcul dintervalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675

Fuseau horaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678

CHAPITRE 26

Accs aux informations du systme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679

Groupes et utilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679

Fichier des groupes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679Fichier des utilisateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682Fichier des interprteurs shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

Nom dhte et de domaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685

Nom dhte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685Nom de domaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686Identifiant dhte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

Informations sur le noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

Identification du noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686Informations sur ltat du noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

Systme de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689

Caractristiques des systmes de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690Informations sur un systme de fichiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695Montage et dmontage des partitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697

Journalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697

Journal utmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698Fonctions X/Open . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701Journal wtmp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702Journal syslog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 706

CHAPITRE 27

Internationalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709

Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710

Catgories de localisations disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710

Traduction de messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714

Catalogues de messages grs par catgets() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 714Catalogues de messages Gnu GetText . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 718

Blaess Livre Page XVII Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxXVIII

Configuration de la localisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721

Localisation et fonctions de bibliothques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724

Localisation et fonctions personnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729

Informations numriques et montaires avec localeconv() . . . . . . . . . . . . 729Informations compltes avec nl_langinfo() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735

CHAPITRE 28

Communications classiques entre processus . . . . . . . . . . . . . . 737

Les tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 738

Les tubes nomms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

CHAPITRE 29

Communications avec les IPC Systme V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

Principes gnraux des IPC Systme V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

Obtention dune cl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758Ouverture de lIPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759Contrle et paramtrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759

Files de messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760

Mmoire partage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

Smaphores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782

CHAPITRE 30

Entres-sorties avances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783

Entres-sorties non bloquantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783

Attente dvnements Multiplexage dentres . . . . . . . . . . . . . . . . . . 788

Distribution de donnes Multiplexage de sorties . . . . . . . . . . . . . . . . 794

Entres-sorties asynchrones avec fcntl() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796

Entres-sorties asynchrones Posix.1b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797

critures synchronises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810

Blaess Livre Page XVIII Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Table des matiresXIX

CHAPITRE 31

Programmation rseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 813Rseaux et couches de communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 813

Protocoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817

Ordre des octets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820

Services et numros de ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822

Manipulation des adresses IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827

Noms dhtes et noms de rseaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833

Gestion des erreurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 837

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 838

CHAPITRE 32

Utilisation des sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839Concept de socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839

Cration dune socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839

Affectation dadresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842

Mode connect et mode non connect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845

Attente de connexions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846

Demander une connexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851

Fermeture dune socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855

Recevoir ou envoyer des donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 857

Accs aux options des sockets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863

Programmation dun dmon ou utilisation de inetd . . . . . . . . . . . . . . 867

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870

CHAPITRE 33

Gestion du terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873Dfinition des terminaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873

Configuration dun terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875Membre c_iflag de la structure termios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 878Membre c_oflag de la structure termios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879Membre c_cflag de la structure termios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879Membre c_lflag de la structure termios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 880Membre c_cc[ ] de la structure termios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 881

Blaess Livre Page XIX Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous LinuxXX

Basculement du terminal en mode brut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883

Connexion distance sur une socket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

Utilisation dun pseudo-terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890

Configuration dun port srie RS-232 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897

Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905

ANNEXE 1

Tables Ascii et ISO 8859-1/15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907

ANNEXE 2

Fonctions et appels-systme tudis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909

ANNEXE 3

Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935

Livres et articles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 935

Documents informatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941

Blaess Livre Page XX Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

1Concepts et outils

Ce chapitre a pour but de prsenter les principes gnraux de la programmation sous Linux,ainsi que les outils disponibles pour raliser des applications. Nous nous concentrerons bienentendu sur le dveloppement en C pur , mais nous verrons aussi des utilitaires et desbibliothques permettant dtendre les possibilits de la bibliothque GlibC.

Nous ne prsenterons pas le dtail des commandes permettant de manipuler les outils dcrits maisplutt leurs rles, pour bien comprendre comment sorganise le processus de dveloppement.

Gnralits sur le dveloppement sous LinuxDans une machine fonctionnant sous Linux, de nombreuses couches logicielles sont empiles,chacune fournissant des services aux autres. Il est important de comprendre comment fonc-tionne ce modle pour savoir o une application viendra sintgrer.

La base du systme est le noyau, qui est le seul lment porter vritablement le nom Linux . Le noyau est souvent imagin comme une sorte de logiciel mystrieux fonction-nant en arrire-plan pour surveiller les applications des utilisateurs, mais il sagit avant toutdun ensemble cohrent de routines fournissant des services aux applications, en sassurantde conserver lintgrit du systme. Pour le dveloppeur, le noyau est surtout une interfaceentre son application, qui peut tre excute par nimporte quel utilisateur, et la machinephysique dont la manipulation directe doit tre supervise par un dispositif privilgi.

Le noyau fournit donc des points dentre, quon nomme appels-systme , et que le pro-grammeur invoque comme des sous-routines offrant des services varis. Par exemple lappel-systme write() permet dcrire des donnes dans un fichier. Lapplication appelante na pasbesoin de savoir sur quel type de systme de fichiers (ext3, reiserfs, vfat) lcriture sefera. Lenvoi des donnes peut mme avoir lieu de manire transparente dans un tube decommunication entre applications ou vers un client distant connect par rseau. Seul le noyausoccupera de la basse besogne consistant piloter les contrleurs de disque, grer la mmoireou coordonner le fonctionnement des priphriques comme les cartes rseau.

Blaess Livre Page 1 Mardi, 8. fvrier 2005 3:20 15

Programmation systme en C sous Linux2

Il existe une centaine dappels-systme sous Linux. Ils effectuent des tches trs varies,allant de lallocation mmoire aux entres-sorties directes sur un priphrique, en passant parla gestion du systme de fichiers, le lancement dapplications ou la communication rseau.

Lutilisation des appels-systme est en principe suffisante pour crire nimporte quelle appli-cation sous Linux. Toutefois, ce genre de dveloppement serait particulirement fastidieux, etla portabilit du logiciel rsultant serait loin dtre assure. Les systmes Unix compatiblesavec la norme SUSv3 offrent normalement un jeu dappels-systme commun, assurant ainsiune garantie de compatibilit minimale. Nanmoins, cet ensemble commun est loin dtresuffisant ds quon dpasse le stade dune application triviale.

Il existe donc une couche suprieure avec des fonctions qui viennent complter les appels-systme, permettant ainsi un dveloppement plus facile et assurant galement une meilleureportabilit des applications vers les environnements non SUSv3. Cette interface est constituepar la bibliothque C.

Cette bibliothque regroupe des fonctionnalits complmentaires de celles qui sont assurespar le noyau, par exemple toutes les fonctions mathmatiques (le noyau nutilise jamais lesnombres rels). La bibliothque C permet aussi dencapsuler les appels-systme dans desroutines de plus haut niveau, qui sont donc plus aisment portables dune machine lautre.Nous verrons titre dexemple dans le chapitre 18 que les descripteurs de fichiers fournis parlinterface du noyau restent limits lunivers Unix, alors que les flux de donnes qui lesencadrent sont portables sur tout systme implmentant une bibliothque ISO C, tout en ajou-tant dailleurs des fonctionnalits importantes. Les routines proposes par la bibliothque C(par exemple malloc() et toutes les fonctions dallocation mmoire) sont aussi un moyen defaciliter la tche du programmeur en offrant une interface de haut niveau pour des appels-systme plus ardus, comme sbrk().

Il y a eu plusieurs bibliothques C successivement utilises sous Linux. Les versions 1 4 dela libc Linux taient principalement destines aux programmes excutables utilisant le format a.out. La version 5 de la libc a reprsent une tape importante puisque le standardexcutable est devenu le format elf, beaucoup plus performant que le prcdent. partir dela version 2.0 du noyau Linux, toutes les distributions ont bascul vers une autre version debibliothque, la GlibC, issue du projet Gnu. Elle est parfois nomme abusivement libc 6.Au moment de la rdaction de ce texte, la version utilise de la GlibC est la 2.3.2, mais elleest volue rgulirement. Toutefois, les fonctionnalits que nous tudierons ici resterontnormalement immuables pendant longtemps.

La bibliothque GlibC 2 est trs performante. Elle se conforme de manire prcise aux stan-dards actuels comme SUSv3, tout en offrant des extensions personnelles innovantes. Ledveloppeur sous Linux dispose donc dun environnement de qualit, permettant aussi bienlcriture dapplications portables que lutilisation dextensions Gnu performantes. La dispo-nibilit du code source de la GlibC 2 rend galement possible la transposition dune particu-larit Gnu vers un autre systme en cas de portage du logiciel.

Pour connatre votre version de bibliothque C, excutez depuis le shell le fichier /lib/libc.so.6, le numrode noyau est visible avec la commande unamea.


Concepts et outilsCHAPITRE 1

3

Les fonctions de la bibliothque GlibC et les appels-systme reprsentent un ensemble mini-mal de fonctionnalits indispensables pour le dveloppement dapplications. Ils sont pourtanttrs limits en termes dinterface utilisateur. Aussi plusieurs bibliothques de fonctions ont-ellest cres pour rendre le dialogue avec lutilisateur plus convivial. Ces bibliothques sortentdu cadre de ce livre, mais nous en citerons quelques-unes la fin de ce chapitre.

Le programmeur retiendra donc que nous dcrirons ici deux types de fonctions, les appels-systme, implments par le noyau et offrant un accs de bas niveau aux fonctionnalitsdu systme, et les routines de bibliothques, qui peuvent complter les possibilits du noyau,mais aussi lencadrer pour le rendre plus simple et plus portable. Linvocation dun appel-systme est une opration assez coteuse, car il est ncessaire dassurer une commutation duprocessus en mode noyau avec toutes les manipulations que cela impose sur les registresdu processeur. Lappel dune fonction de bibliothque au contraire est un mcanisme lger,quivalent lappel dune sous-routine du programme (sauf bien entendu quand la fonctionde bibliothque invoque elle-mme un appel-systme).

Pour obtenir plus de prcisions sur le fonctionnement du noyau Linux, on pourra se reporter [LOVE 2003] Linux Kernel Development, ou directement aux fichiers source de Linux

Pour des dtails sur limplmentation des systmes Unix, louvrage [BACH 1989] Conceptiondu systme Unix est un grand classique, ainsi que [TANENBAUM 1997] Operating Systems,Design and Implementation.

Outils de dveloppementLe dveloppement en C sous Linux comme sous la plupart des autres systmes dexploitationmet en uvre principalement cinq types dutilitaires :

Lditeur de texte, qui est lorigine de tout le processus de dveloppement applicatif. Ilnous permet de crer et de modifier les fichiers source.

Le compilateur, qui permet de passer dun fichier source un fichier objet. Cette transfor-mation se fait en ralit en plusieurs tapes grce diffrents composants (prproces-seur C, compilateur, assembleur), mais nous navons pas besoin de les distinguer ici.

Lditeur de liens, qui assure le regroupement des fichiers objet provenant des diffrentsmodules et les associe avec les bibliothques utilises pour lapplication. Nous obtenonsici un fichier excutable.

Le dbogueur, qui peut alors permettre lexcution pas pas du code, lexamen des varia-bles internes, etc. Pour cela, il a besoin du fichier excutable et du code source.

Notons galement lemploi ventuel dutilitaires annexes travaillant partir du codesource, comme le vrificateur Lint, les enjoliveurs de code, les outils de documentationautomatique, etc.

En fait la richesse de la bibliothque GlibC rend plus facile le portage dune application depuis un autre envi-ronnement vers Linux que dans le sens inverse. Le dfaut rsultant de cette richesse est la taille de labibliothque C. Elle est souvent trop volumineuse pour tre employe dans des environnements restreints etdes systmes embarqus. On lui prfre alors dautres bibliothques C (comme DietLibc, ou uClibc), moinsriches mais sensiblement plus lgres.



Deux coles de programmeurs coexistent sous Linux (et Unix en gnral) : ceux qui prfrentdisposer dun environnement intgrant tous les outils de dveloppement, depuis lditeur detexte jusquau dbogueur, et ceux qui utilisent plutt les diffrents utilitaires de manirespare, configurant manuellement un fichier Makefile pour recompiler leur application surun terminal Xterm, tandis que leur diteur prfr sexcute dans une autre fentre. Dans cetouvrage, nous considrerons la situation dun dveloppeur prfrant lancer lui-mme sesoutils en ligne de commande. Tous les environnements de dveloppement intgr permettenten effet de lire un fichier Makefile externe ou de configurer les options du compilateur ou delditeur de liens, comme nous le dcrirons, alors que le cheminement inverse nest pas forc-ment facile.

Nous allons dcrire certaines options des diffrents utilitaires servant au dveloppementapplicatif, mais de nombreuses prcisions supplmentaires pourront tre trouves dans[LOUKIDES 1997] Programmer avec les outils Gnu, ou dans la documentation accessible avecla commande info.

diteurs de texteLditeur de texte est probablement la fentre de lcran que le dveloppeur regarde le plus. Ilpasse la majeure partie de son temps saisir, relire, modifier son code, et il est essentiel dematriser parfaitement les commandes de base pour le dplacement, les fonctions de copier-coller et le basculement rapide entre plusieurs fichiers source.

Chaque programmeur a gnralement son diteur ftiche, dont il connat les possibilits, etquil essaye au maximum dadapter ses prfrences. Il existe deux champions de lditionde texte sous Unix, Vi dune part et Emacs de lautre. Ces deux logiciels ne sont pas du toutquivalents, mais ont chacun leurs partisans et leurs dtracteurs.

Vi et EmacsEmacs est thoriquement un diteur de texte, mais des possibilits dextension par linterm-diaire de scripts Lisp en ont fait une norme machine capable doffrir lessentiel descommandes dont un dveloppeur peut rver.

Vi est beaucoup plus lger, il offre nettement moins de fonctionnalits et de possibilitsdextensions que Emacs. Les avantages de Vi sont sa disponibilit sur toutes les plates-formesUnix et la possibilit de lutiliser mme sur un systme trs rduit pour rparer des fichiers de

Figure 1.1

Processus de dveloppement en C

Vrificateur Lint Dbogueur

diteurde liens

Compilateur

diteur

Fichier(s) source(s) Fichier(s) objet(s)

Fichier excutable



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configuration. La version utilise sous Linux est nomme vim (mais un alias permet de lelancer en tapant simplement vi sur le clavier).

Vi et Emacs peuvent fonctionner sur un terminal texte, mais ils sont largement plus simples utiliser dans leur version fentre X11. Lun comme lautre ncessitent un apprentissage.Il existe de nombreux ouvrages et didacticiels pour lutilisation de ces diteurs performants.

Figure 1.2

Vi sous X11

Figure 1.3

Emacs sous X11



diteurs Gnome ou Kde

Les deux environnements graphiques les plus en vogue actuellement, Gnome et Kde, propo-sent tous deux un diteur de texte parfaitement incorpor dans lensemble des applicationsfournies. Malheureusement ces diteurs ne sont pas vraiment trs appropris pour le program-meur.

Ils sont bien adapts pour le dialogue avec le reste de lenvironnement (ouverture automa-tique de documents depuis le gestionnaire de fichiers, accs aux donnes par un glissementdes icnes, etc.).

En contrepartie, il leur manque les possibilits les plus apprciables pour un dveloppeur,comme le basculement alternatif entre deux fichiers, la cration de macros rapides pourrpter des commandes de formatage sur un bloc complet de texte, ou la possibilit de scinderla fentre en deux pour diter une routine tout en jetant un coup dil sur la dfinition desstructures en dbut de fichier.

On les utilisera donc plutt comme des outils dappoint mais rarement pour travailler longue-ment sur une application.

Nedit

Comme il est impossible de citer tous les diteurs disponibles sous Linux, je nen mention-nerai quun seul, que je trouve parfaitement adapt aux besoins du dveloppeur. LditeurNedit est trs intuitif et ne ncessite aucun apprentissage. La lecture de sa documentationpermet toutefois de dcouvrir une puissance surprenante, tant dans la cration de macros quedans le lancement de commandes externes (make, spell, man), ou la manipulation de blocsde texte entiers.

Nedit est disponible sous forme de code source ou prcompil pour la plupart des Unix,mais nest pas toujours install lorigine. Lessentiel des distributions Linux lincluent surleurs CD dinstallation.

Figure 1.4

Nedit



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Compilateur, diteur de liensLe compilateur C utilis sous Linux est gcc (Gnu Compiler Collection). On peut galementlinvoquer sous le nom cc, comme cest lusage sous Unix, ou g++ si on compile du code C++.Il existe aussi une version nomme egcs. Il sagit en fait dune implmentation amliore degcc, effectue par une quipe dsireuse dacclrer le cycle de dveloppement et de mise encirculation du compilateur.

Le compilateur soccupe de regrouper les appels aux sous-lments utiliss durant la compi-lation :

Le prprocesseur, nomm cpp, gre toutes les directives #define, #ifdef, #includedu code source.

Le compilateur C proprement dit, nomm cc1 ou cc1plus si on compile en utilisant lacommande g++ (voire cc1obj si on utilise le dialecte Objective-C). Le compilateur trans-forme le code source prtrait en fichier contenant le code assembleur. Il est donc possibledexaminer en dtail le code engendr, voire doptimiser manuellement certains passagescruciaux (bien que ce soit rarement utile).

Lassembleur as fournit des fichiers objet.

Lditeur de liens, nomm ld, assure le regroupement des fichiers objet et des biblioth-ques pour fournir enfin le fichier excutable.

Les diffrents outils intermdiaires invoqus par gcc se trouvent dans un rpertoire situ danslarborescence en dessous de /usr/lib/gcc-lib/. On ne stonnera donc pas de ne pas lestrouver dans le chemin de recherche PATH habituel du shell.

Le compilateur gcc utilise des conventions sur les suffixes des fichiers pour savoir quel utili-taire invoquer lors des diffrentes phases de compilation. Ces conventions sont les suivantes :

On notera que gcc est un outil trs complet, disponible sur de nombreuses plates-formes Unix. Il permet lacompilation croise, o le code pour la plate-forme cible est produit sur un environnement de dveloppementgnralement plus puissant, mme si les systmes dexploitation et les processeurs sont diffrents.

Suffixe Produit par Rle

.c Programmeur Fichier source C, sera transmis cpp, puis cc1.

.cc ou .C Programmeur Fichier source C++, sera transmis cpp, puis cc1plus.

.m Programmeur Fichier source Objective C, sera transmis cpp, puis cc1obj.

.h Programmeur Fichier den-tte inclus dans les sources concernes. Considr comme du Cou du C++ en fonction du compilateur invoqu (gcc ou g++).

.i cpp Fichier C prtrait par cpp, sera transmis cc1.

.ii cpp Fichier C++ prtrait par cpp, sera transmis cc1plus.

.s ou .S cc1, cc1plus, cc1obj Fichier dassemblage fourni par lun des compilateurs cc1, va tre transmis lassembleur as.

.o as Fichier objet obtenu aprs lassemblage, prt tre transmis lditeur deliens ld pour fournir un excutable.

.a ar Fichier de bibliothque que lditeur de liens peut lier avec les fichiers objetpour crer lexcutable.



En gnral, seules les trois premires lignes de ce tableau concernent le programmeur, cartous les autres fichiers sont transmis automatiquement lutilitaire adquat. Dans le cadre dece livre, nous ne nous intresserons quaux fichiers C, mme si les fonctions de bibliothqueset les appels-systme tudis peuvent trs bien tre employs en C++.

La plupart du temps, on invoque simplement gcc en lui fournissant le ou les noms des fichierssource, et ventuellement le nom du fichier excutable de sortie, et il assure toute la transfor-mation ncessaire. Si aucun nom de fichier excutable nest indiqu, gcc en crera un, nomma.out. Ceci est simplement une tradition historique sous Unix, mme si le fichier est en ralitau format actuel elf.

Linvocation de gcc se fait donc avec les arguments suivants :

Les noms des fichiers C compiler ou les noms des fichiers objet lier. On peut en effetprocder en plusieurs tapes pour compiler les diffrents modules dun projet, retardantldition des liens jusquau moment o tous les fichiers objet seront disponibles.

ventuellement des dfinitions de macros pour le prprocesseur, prcdes de loption D.Par exemple D_XOPEN_SOURCE=500 est quivalent une directive #define _XOPEN_SOURCE500 avant linclusion de tout fichier den-tte.

ventuellement le chemin de recherche des fichiers den-tte (en plus de /usr/include),prcd de loption I. Ceci est surtout utile lors du dveloppement sous X-Window, enajoutant par exemple I/usr/X11R6/include.

ventuellement le chemin de recherche des bibliothques supplmentaires (en plus de /libet /usr/lib), prcd de loption L. Comme pour loption prcdente on utilise surtoutceci pour le dveloppement sous X11, avec par exemple L/usr/X11R6/lib/.

Le nom dune bibliothque supplmentaire utiliser lors de ldition des liens, prcd duprfixe -l. Il sagit bien du nom de la bibliothque, et pas du fichier. Par exemple lacommande lm permet dinclure le fichier libm.so indispensable pour les fonctions math-matiques. De mme, lcrypt permet dutiliser la bibliothque libcrypt.so contenant lesfonctions de chiffrage DES.

On peut prciser le nom du fichier excutable, prcd de loption o.

Enfin, plusieurs options simples peuvent tre utilises, dont les plus courantes sont :

Option Argument But

-E Arrter la compilation aprs le passage du prprocesseur, avant le compilateur.

-S Arrter la compilation aprs le passage du compilateur, avant lassembleur.

-c Arrter la compilation aprs lassemblage, laissant les fichiers objet disponibles.

-W Avertissement Valider les avertissements (warnings) dcrits en arguments. Il en existe unemultitude, mais loption la plus couramment utilise est Wall, pour activer tousles avertissements.

-pedantic Le compilateur fournit des avertissements encore plus rigoureux quavec Wall,principalement orients sur la portabilit du code.

-g Inclure dans le code excutable les informations ncessaires pour utiliser ledbogueur. Cette option est gnralement conserve jusquau basculement duproduit en code de distribution.

-O 0 3 Optimiser le code engendr. Le niveau doptimisation est indiqu en argument (0 =aucune). Il est dconseill dutiliser simultanment loptimisation et le dbogage.



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Les combinaisons doptions les plus couramment utilises sont donc :

gcc Wall pedantic g fichier1.c cgcc Wall pedantic g fichier2.c c

qui permettent dobtenir deux fichiers excutables quon regroupe ensuite ainsi :

gcc fichier1.o fichier2.o o resultat

On peut aussi effectuer directement la compilation et ldition des liens :

gcc Wall pedantic g fichier1.c fichier2.c o resultat

Lorsque le code a atteint la maturit ncessaire pour basculer en version de distribution, onpeut utiliser :

gcc Wall DNDEBUG O2 fichier1.c fichier2.c o resultat

La constante NDEBUG sert, nous le verrons dans un chapitre ultrieur, liminer tous le code dedboguage incorpor explicitement dans le fichier source.

Les options permettant dajuster le comportement de gcc sont tellement nombreuses que lonpourrait y consacrer un ouvrage complet. Dautant plus que gcc permet le dveloppementcrois, cest dire la compilation sur une machine dune application destine une autreplate-forme. Ceci est particulirement prcieux pour la mise au point de programmes destins des systmes embarqus par exemple, ne disposant pas ncessairement des ressourcesncessaires au fonctionnement des outils de dveloppement.

La plupart du temps nous ne nous soucierons pas de la ligne de commande utilise pourcompiler les applications, car elle se trouve incorpore directement dans le fichier de configu-ration du constructeur dapplication make que nous verrons plus bas.

Dbogueur, profileurLorsquune application a t compile avec loption g, il est possible de lexcuter sous lecontrle dun dbogueur. Loutil utilis sous Linux est nomm gdb (Gnu Debugger). Cet utili-taire fonctionne en ligne de commande, avec une interface assez rbarbative. Aussi un frontalpour X-Window a t dvelopp, nomm xxgdb. Utilisant la bibliothque graphique AthenaWidget du MIT, ce nest pas non plus un modle desthtique ni de convivialit.

Un autre frontal est galement disponible sous Linux, nomm ddd (Data Display Debugger),plus agrable visuellement.

Le dbogage dune application pas pas est un processus important lors de la mise au point dunlogiciel, mais ce nest pas la seule utilisation de gdb et de ses frontaux. Lorsquun processusexcute certaines oprations interdites (criture dans une zone non autorise, tentative dutilisa-tion dinstruction illgale) le noyau lui envoie un signal pour le tuer. Sous certaines conditions,larrt de processus saccompagne de la cration dun fichier core 1 sur le disque, reprsentantlimage de lespace mmoire du processus au moment de larrt, y compris le code excutable.

1. Le terme core fait rfrence au noyau de fer doux se trouvant dans les tores de ferrite utiliss comme mmoire centralesur les premires machines de linformatique moderne. La technologie a largement volu, mais le vocabulaire traditionnela t conserv.



Figure 1.5

Utilisation de xxgdb

Figure 1.6

Utilisation de ddd



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Le dbogueur gdb est capable dexaminer ce fichier, afin de procder lautopsie du proces-sus tu. Cette analyse post-mortem est particulirement prcieuse lors de la mise au pointdun logiciel pour dtecter o se produit un dysfonctionnement apparemment intempestif. Deplus gdb est galement capable de dboguer un processus dj en cours de fonctionnement !

Dans linformatique de terrain , il arrive parfois de devoir analyser durgence les cir-constances darrt dun programme au moyen de son fichier core. Ce genre dinterventionpeut avoir lieu distance, par une connexion rseau, ou par une liaison modem vers lamachine o lapplication tait cense fonctionner de manire sre. Dans ces situations frn-tiques, il est inutile dessayer de lancer les interfaces graphiques encadrant le dbogueur, et ilest ncessaire de savoir utiliser gdb en ligne de commande1. De toutes manires, les frontauxcomme xxgdb ou ddd ne dissimulent pas le vritable fonctionnement de gdb, et il est importantde se familiariser avec cet outil.

On invoque gnralement le dbogueur gdb en lui fournissant en premier argument le nom dufichier excutable. Au besoin, on peut fournir ensuite le nom dun fichier core obtenu avec lemme programme.

Lors de son invocation, gdb affiche un message de prsentation, puis passe en attente decommande avec un message dinvite (gdb). Pour se documenter en dtail sur son fonctionne-ment, on tapera help. Le dbogueur proposera alors une srie de thmes que lon peutapprofondir. Les commandes les plus courantes sont :

Il existe de trs nombreuses autres commandes, comme attach qui permet de dboguerun programme dj en cours dexcution. Pour tout cela, on se reportera par exemple ladocumentation en ligne info sur gdb.

Notons que gdb peut servir au dbogage crois : le dbogueur fonctionne sur la station de dveloppe-ment tandis quun petit dmon nomm gdbserver tourne sur la plate-forme cible (en gnral un systmerestreint) relie par rseau ou cble srie RS-232 la station de dveloppement. On peut ainsi dboguer distance un programme dans son environnement dexcution dfinitif, mme sil sagit dun systme embarqu.

1. Croyez-moi, lorsquun service dexploitation oprationnelle vous tlphone 22h30 car ils narrivent pas relancerlapplication aprs un redmarrage du systme, on ne perd pas de temps lancer les applications X11 au travers duneliaison ppp par modem, et on utilise uniquement des outils en ligne de commande !

Commande Rle

list Afficher le listing du code source.

run [argument] Lancer le programme, qui sexcutera jusquau prochain point darrt.

break Insrer un point darrt sur la ligne dont le numro est fourni.

step Avancer dun pas, en entrant au besoin dans le dtail des sous-routines.

next Avancer jusqu la prochaine instruction, en excutant les sous-routines sans sarrter.

cont Continuer lexcution du programme jusquau prochain point darrt.

print Afficher le contenu de la variable indique.

backtrace Afficher le contenu de la pile, avec les invocations imbriques des routines.

quit Quitter le dbogueur.



Voici un exemple de session de dboguage sur un exemple trs simple du chapitre 3.

$ gdb exemple_argvGNU gdb 4.18Copyright 1998 Free Software Foundation, Inc.GDB is free software, covered by the GNU General Public License, [...]This GDB was configured as "i386-redhat-linux"...

Nous commenons par demander un aperu du listing du programme :

(gdb) list12 #include 345 int6 main(int argc, char * argv[])7 {8 int i;910 fprintf(stdout, "%s a reu en argument :\n", argv[0]);(gdb)11 for (i = 1; i < argc; i ++)12 fprintf(stdout, " %s\n", argv[i]);13 return 0;14 }(gdb)

Nous plaons un premier point darrt sur la ligne 12 :

(gdb) break 12Breakpoint 1 at 0x8048420: file exemple_argv.c, line 12.

Nous indiquons les arguments en ligne de commande, puis nous dmarrons le programme :

(gdb) set args un deux trois(gdb) runStarting program: /home/ccb/ProgLinux/03/exemple_argv un deux trois/home/ccb/Doc/ProgLinux/Exemples/03/exemple_argv a reu en argument :Breakpoint 1, main (argc=4, argv=0xbffffce4) at exemple_argv.c:1212 fprintf(stdout, " %s\n", argv[i]);

Le programme stant arrt, nous pouvons examiner ses variables :

(gdb) print i$1 = 1(gdb) print argv[i]$2 = 0xbffffe19 "un"

Nous supprimons le point darrt actuel, et en plaons un nouveau sur la ligne suivante, avantde demander au programme de continuer son excution :

(gdb) delete 1(gdb) break 13Breakpoint 2 at 0x8048450: file exemple_argv.c, line 13.(gdb) cont



13

Continuing. un deux trois Breakpoint 2, main(argc=4, argv=0xbffffce4) at exemple_argv.c:1313 return 0;

Le programme est arriv sur le nouveau point darrt, nous pouvons le continuer en pas pas :

(gdb) next14 }(gdb)Program exited normally.

Nous quittons prsent gdb :

(gdb) quit$

Il existe un autre outil important dans la phase de mise au point : le profileur. Cet utilitaireobserve le droulement de lapplication, et enregistre dans un fichier les temps de prsencedans chaque routine du programme. Il est alors facile danalyser les goulets dtranglementdans lesquels le logiciel passe le plus clair de son temps. Ceci permet de cibler efficacementles portions de lapplication qui auront besoin dtre optimises. Bien entendu ceci neconcerne pas tous les logiciels, loin de l, puisque la plupart des applications passent lessen-tiel de leur temps attendre les ordres de lutilisateur. Toutefois il convient que chaqueopration effectue par le programme se droule dans des dlais raisonnables, et une simplemodification dalgorithme, ou de structure de donnes, peut parfois permettre de rduireconsidrablement le temps dattente de lutilisateur. Ceci a pour effet de rendre lensemble delapplication plus dynamique ses yeux et amliore la perception qualitative de lensembledu logiciel.

Loutil de profilage Gnu sappelle gprof. Il fonctionne en analysant le fichier gmon.out qui estcr automatiquement lors du droulement du processus, sil a t compil avec loption pgde gcc. Les informations fournies par gprof sont varies, mais permettent de dcouvrir lespoints o le programme passe lessentiel de son temps.

On compile donc le programme profiler ainsi :

$ cc Wall pg programme.c o programme

On lexcute alors normalement :

$ ./programme$

Un fichier gmon.out est alors cr, que lon examine laide de la commande gprof :

$ gprof programme gmon.out | less

Lutilitaire gprof tant assez bavard, il est conseill de rediriger sa sortie standard vers unprogramme de pagination comme more ou less. Les rsultats et les statistiques obtenus sontexpliqus en clair dans le texte affich par gprof.

Un autre outil de suivi du programme sappelle strace. Il sagit dun logiciel permettant dedtecter tous les appels-systme invoqus par un processus. Il observe linterface entre le



processus et le noyau, et mmorise tous les appels, avec leurs arguments. On lutilise simple-ment en linvoquant avec le nom du programme lancer en argument.

$ strace ./programme

Les rsultats sont prsents sur la sortie derreur, (que lon peut rediriger dans un fichier). Unemultitude dappels-systme insouponns apparaissent alors, principalement en ce qui concerneles allocations mmoire du processus.

Dans la srie des utilitaires permettant danalyser le code excutable ou les fichiers objets, ilfaut galement mentionner nm qui permet de lister le contenu dun fichier objet, avec ses diff-rents symboles privs ou externes, les routines, les variables, etc. Pour cela il faut bienentendu que la table des symboles du fichier objet soit disponible. Cette table ntant plusutile lorsquun excutable est sorti de la phase de dboguage, on peut la supprimer en utilisantstrip. Cet utilitaire permet de diminuer la taille du fichier excutable (attention ne paslemployer sur une bibliothque partage !).

Enfin, citons objdump qui permet de rcuprer beaucoup dinformations en provenance dunfichier objet, comme son dsassemblage, le contenu des variables initialises, etc.

Traitement du code sourceIl existe toute une classe doutils daide au dveloppement qui permettent des interventionssur le fichier source. Ces utilitaires sont aussi varis que lanalyseur de code, les outils demise en forme ou de statistiques, sans oublier les applications de manipulation de fichiers detexte, qui peuvent parfaitement sappliquer des fichiers sources.

Vrificateur de codeLoutil Lint est un grand classique de la programmation sous Unix, et son implmentationsous Linux se nomme lclint. Le but de cet utilitaire est danalyser un code source C qui secompile correctement, pour rechercher dventuelles erreurs smantiques dans le programme.Lappel de lclint peut donc tre vu comme une sorte dextension aux options Wall etpedantic de gcc.

Linvocation se fait tout simplement en appelant lclint suivi du nom du fichier source. Onpeut bien sr ajouter des options, permettant de configurer la tolrance de lclint vis--vis desconstructions sujettes caution. Il y a environ 500 options diffrentes, dcrites dans la pagedaide accessible avec lclint help flags all.

Linvocation de lclint avec ses options par dfaut peut parfois tre dprimante. Je ne croispas quil y ait un seul exemple de ce livre qui soit accept tel quel par lclint sans dclencherau moins une page davertissements. Dans la plupart des cas le problme provient dailleursdes bibliothques systme, et il est ncessaire de relcher la contrainte avec des options ajou-tes en ligne de commande. On peut aussi insrer des commentaires spciaux dans le corps duprogramme (du type /*@null@*/) qui indiqueront lclint que la construction en question estvolontaire, et quelle ne doit pas dclencher davertissement.

Cet outil est donc trs utile pour rechercher tous les points litigieux dune application. Jaiplutt tendance lemployer en fin de dveloppement, pour vrifier un code source avant lepassage en phase de test, plutt que de lutiliser quotidiennement durant la programmation.Je considre la session de vrification laide de lclint comme une tape part entire,



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laquelle il faut consacrer du