Bài giảng Mã nguồn mở - Bài 6: Lập trình Shell trong Linux - Phan Thanh Toàn

v1.0015106225 1 MÃ NGUỒN MỞ Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn 1 v1.0015106225 BÀI 6 LẬP TRÌNH SHELL TRONG LINUX Giảng viên: ThS. Phan Thanh Toàn 2 v1.0015106225 MỤC TIÊU BÀI HỌC • Liệt kê được các lệnh cơ bản của shell. • Vận dụng ngôn ngữ shell vào viết một số chương trình đơn giản. • Vận dụng được ngôn ngữ C trong môi trường Linux. 3 v1.0015106225 CÁC KIẾN THỨC CẦN CÓ Để hiểu rõ bài này, yêu cầu sinh viên cần có các kiến thức cơ bản liên quan đến các môn học sau: • Công nghệ phần mềm; • Nguyên lí hệ điều hành. 4 v1.0015106225 HƯỚNG DẪN HỌC • Đọc tài liệu và tóm tắt những nội dung chính của từng bài. • Luôn liên hệ và lấy ví dụ thực tế khi học đến từng vấn đề̀ và khái niệm. • Thực hành trực tiếp trên hệ điều hành Linux và một số phần mềm mã nguồn mở như Open office, PHP, • Làm bài tập và luyện thi trắc nghiệm theo yêu cầu từng bài. 5 v1.0015106225 CẤU TRÚC NỘI DUNG Một số lệnh lập trình Shell6.2 Tổng quan về lập trình shell trong Linux6.1 Lập trình C trên Linux6.3 6 v1.0015106225 6.1. TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH SHELL TRONG LINUX 6.1.1. Khái niệm về shell 6.1.2. Sử dụng biến trong lập trình shell 7 v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL • Shell là chương trình thông dịch lệnh của hệ điều hành Linux  Tương tác với người dùng theo từng câu lệnh;  Shell đọc lệnh từ bàn phím hoặc tệp tin;  Nhờ nhân của hệ điều hành Linux để thực thi lệnh. • Shell script: là chương trình shell, bao gồm một tập các lệnh User Shell Applications Low Level Utilities Kernel Hardware 8 v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL (tiếp theo) 9 • Soạn thảo và thực thi chương trình shell  Sử dụng trình soạn thảo văn bản để tạo chương trình shell script  Nội dung chương trình bao gồm tập các câu lệnh theo cú pháp lệnh trên Linux  Các câu lệnh trên cùng một dòng được ngăn cách bởi dấu chấm phẩy (;)  Thiết lập quyền thực thi cho tệp shell script chmod o+x  Thực thi chương trình bash sh ./ v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL (tiếp theo) 10 • Ví dụ chương trình shell đơn giản displayInfo.sh clear echo “Hello: $USER” echo “Today is: “; date echo “Number of user login:”; who | wc –l echo “Calendar” • Thiết lập quyền truy cập chmod 755 displayInfo.sh • Chạy chương trình shell ./ displayInfo.sh v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL (tiếp theo) 11 • Trong Linux có 2 loại biến • Xem và truy xuất giá trị của biến  $  echo $HOME  echo $USERNAME  Phải có kí hiệu $ trước tên biến Biến hệ thống Biến do người dùng định nghĩa  Tạo ra và quản lí bởi hệ điều hành Linux;  Tên biến viết hoa.  Tạo ra và quản lí bởi người dùng;  Tên biến viết thường. v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL (tiếp theo) 12 • Một số biến của hệ thống  BASH_VERSION: Tên version của shell;  HOME: Tên thư mục home của người sử dụng;  LOGNAME: Tên đăng nhập của người sử dụng;  OSTYPE: Tiểu hệ điều hành;  PATH: Thiết lập đường dẫn cho hệ thống;  PWD: Thư mục hiện hành của người sử dụng. • Định nghĩa biến của người dùng  Cú pháp: =  Chú ý:  Không cần khai báo biến trong shell;  Tên biến phân biệt chữ hoa và chữ thường;  Tên biến phải bắt đầu bằng kí tự;  Không sử dụng kí tự đặc biệt trong tên biến  Biến không gán giá trị có giá trị là NULL;  Không sử dụng kí tự đặc biệt trong tên biến. v1.0015106225 6.1.1. KHÁI NIỆM VỀ SHELL (tiếp theo) 13  Ví dụ: Max=100 Min= 10 Nhiet_do = 35  Hiển thị giá trị của biến  Cú pháp: echo $  Ví dụ: echo $max echo $nhiet_do  Chú ý: không được để khoảng trắng ở hai bên toán tử gán (=) v1.0015106225 6.2. MỘT SỐ LỆNH LẬP TRÌNH SHELL 6.2.1. Các lệnh cơ bản 6.2.2. Cấu trúc lập trình trong shell 14 v1.0015106225 6.2.1. CÁC LỆNH CƠ BẢN • Lệnh echo  Cú pháp: echo [tùy chọn] [string, variable]  Lệnh echo hiển thị thông tin ra thiết bị chuẩn, thông tin hiển thị có thể là một hằng xâu kí tự, giá trị một biến hoặc một biểu thức.  Ví dụ: echo “Hello”, $myname  Một số kí tự đặc biệt  \b: Kí tự backspace (xóa lùi);  \n: Kí tự dòng mới;  \r: Kí tự về đầu dòng;  \t: Kí tự tab. • Các phép toán số học  Để thực hiện các biểu thức số học sử dụng lệnh expr theo cú pháp sau: expr  Các toán tử: +, -, *, /, %  Ví dụ: expr 3+2 15 v1.0015106225 6.2.1. CÁC LỆNH CƠ BẢN (tiếp theo) 16 • Các dấu ngoặc  Dấu nháy kép “”:  Các hằng xâu kí tự được đặt trong cặp ngoặc kép;  Ví dụ: echo “Hello $myname”  Lệnh này sẽ hiển thị lời chào với tên được lưu trong biến myname.  Dấu nháy đơn ‘’: Các biến đặt trong cặp nháy đơn sẽ bị vô hiệu hóa  Ví dụ: echo “Hello $myname”  Lệnh này sẽ hiển thị dòng thông báo: Hello myname. • Trạng thái kết thúc câu lệnh  Linux mặc định trả về:  Trạng thái 0 nếu lệnh kết thúc thành công;  Khác 0 nếu lệnh có lỗi.  Kiểm tra trạng thái kết thúc lệnh: $? v1.0015106225 6.2.1. CÁC LỆNH CƠ BẢN (tiếp theo) 17 • Lệnh đọc dữ liệu từ bàn phím  Cú pháp: read  Lệnh đọc dữ liệu từ bàn phím và lưu vào biến được chỉ định bởi tên biến.  Ví dụ: echo “Enter Your name:” read name echo “Hello: $name” • Các tham số dòng lệnh  Một chương trình shell có nhiều tham số dòng lệnh, người sử dụng có thể truy cập và lấy giá trị từ các tham số dòng lệnh của chương trình Shell  Tên lệnh: $0  Các tham số của chương trình: $1, $2,  Số các tham số: $#  Ví dụ: “echo your program: $0” v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL • Cấu trúc rẽ nhánh  Cấu trúc rẽ nhánh là cấu trúc có 1/1 nhóm lệnh được thực hiện hoặc bỏ qua tùy thuộc vào giá trị của một biểu thức điều kiện.  Cú pháp: if then Khối lệnh fi  Khối lệnh được thực hiện nếu điều kiện có giá trị đúng (giá trị khác 0).  Ví dụ if cat $1 then echo “\n Tệp tin $1 đã tồn tại trên hệ thống” fi 18 v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL (tiếp theo) 19 • Cấu trúc rẽ nhánh đầy đủ Cú pháp if then Khối lệnh 1 else Khối lệnh 2 fi • Lệnh test  Lệnh test được sử dụng để kiểm tra một biểu thức là đúng hay sai;  Trả về 0 nếu biểu thức đúng;  Trả về khác 0 nếu biểu thức sai;  Cú pháp: test ;  Biểu thức có thể là: số nguyên, các kiểu tệp, xâu kí tự. v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL (tiếp theo) • Lệnh lặp for: Trong Linux lệnh for có thể thực hiện theo một số dạng sau  Cú pháp: for {tên biến} in {danh sách giá trị} do Khối lệnh done for (expr1; expr2; expr3) do Khối lệnh done  Trong đó: expr1, expr2, expr3 là các biểu thức. 20 v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL (tiếp theo) 21 • Ví dụ: Chương trình shell sumofinteger.sh để tính tổng 1+2++10 $tong tong=0 for((i=1;i<=10;i++)) do tong=`expr $tong + $i` done echo "Gia tri cua tong la: $tong" exit 0 Thực thi chương trình: ./ sumofinteger.sh .sh Kết quả hiển thị: Gia tri cua tong la: 55 v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL (tiếp theo) • Cấu trúc lặp while  Cú pháp: while do Khối lệnh done  Lệnh lặp while sẽ thực hiện khối lệnh cho đến khi điều kiện sai thì kết thúc lặp.  Ví dụ: Chương trình shell hiển thị các giá trị từ 1*1 đến 1*n, chương trình kết hợp với lệnh if để kiểm tra số lượng đối số của chương trình. 22 v1.0015106225 6.2.2. CẤU TRÚC LẬP TRÌNH TRONG SHELL (tiếp theo) 23 if [ $# -eq 0 ] then echo “Error: Number missing from command line argument” echo “Syntax: $0 number” exit 1 fi n = $1 i=1 while [ $i –le 10 ] do echo “$n * $i = `expr $i * $n`” i = `expr $i + 1` done v1.0015106225 6.3. LẬP TRÌNH C TRÊN LINUX 6.3.1. Trình biên dịch gcc 6.3.2. Công cụ GNU make 6.3.3. Làm việc với tệp tin 24 v1.0015106225 6.3.1. TRÌNH BIÊN DỊCH GCC • Hệ điều hành Linux đã đi kèm với trình biên dịch cho ngôn ngữ lập trình C. • Tên trình biên dịch C là gcc. • Gcc cho phép người lập trình kiểm tra trình biên dịch theo 4 giai đoạn:  Tiền xử lí;  Biên dịch;  Tập hợp;  Liên kết. • Gcc hỗ trợ biên dịch các chương trình C như: C chuẩn, ANSI C, C++. • Cấu trúc chương trình C đơn gian gồm các phần:  Tệp tiêu đề;  Hàm main(). 25 v1.0015106225 6.3.1. TRÌNH BIÊN DỊCH GCC tiếp theo) 26 • Ví dụ cách sử dụng gcc với chương trình C đơn giản  Chương trình hello.c #include void main() { fprintf(stdout, “Hello World”); }  Dịch chương trình C gõ lệnh như sau: gcc hello.c –o hello  Chạy chương trình: ./hello  Lệnh gcc hello.c –o hello có tác dụng sử dụng trình biên dịch gcc để biên dịch và liên kết tệp nguồn hello.c thành tệp thực thi hello. v1.0015106225 6.3.2. CÔNG CỤ GNU MAKE • Khi xây dựng chương trình lớn cấu thành từ nhiều tệp tin  viết lệnh biên dịch bằng gcc rất dài và khó. • GNU make hỗ trợ biên dịch các chương trình C phức tạp cấu thành từ nhiều tệp tin. • GNU make cho phép tổ chức các lệnh biên dịch chương trình thành một tệp tin. • GNU make tối ưu quá trình biên dịch. • Một tệp makefile tạo ra bằng GNU make gồm các thành phần:  Đích;  Một danh sách các thành phần phụ thuộc cần để tạo ra đích;  Một danh sách các câu lệnh để thực thi các thành phần phụ thuộc khi được gọi;  Cú pháp các luật trong file GNUmake như sau: target: dependency1, dependency1, command command 27 v1.0015106225 6.3.2. CÔNG CỤ GNU MAKE (tiếp theo) 28 • Ví dụ tệp makefile tạo ra chương trình khả thi tên là editor, chương trình được tạo ra từ các tệp nguồn: editor.c, editor.h, keyboard.h, screen.h, screen.c, keyboard.c. 1. editor : editor.o screen.o keyboard.o 2. gcc -o editor.o screen.o keyboard.o 3. editor.o : editor.c editor.h keyboard.h screen.h 4. gcc -c editor.c 5. screen.o : screen.c screen.h 6. gcc -c screen.c 7. keyboard.o : keyboard.c keyboard.h 8. gcc -c keyboard.c 9. clean: 10. rm *.o v1.0015106225 6.3.3. LÀM VIỆC VỚI TỆP TIN • Trong Linux để làm việc với tệp tin ta sử dụng một mô tả file, mỗi mô tả file thực chất là một số nguyên sử dụng như một chỉ mục (index) để trỏ vào các tệp tin. • Các thiết bị vào/ra đều có dòng dữ liệu tương ứng, giá trị 0 tương ứng với dòng vào stdin, giá trị 1 tương ứng với stderr, giá trị 2 tương ứng với dòng ra chuẩn stdout. Một số hàm thao tác với tệp tin • Hàm open():  Cú pháp: Có 2 dạng như sau int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);  Hàm open() cho phép mở tệp tin trên đĩa.  Chú ý: Cần khai báo sử dụng các tệp tiêu đề #include #include #include 29 v1.0015106225 6.3.3. LÀM VIỆC VỚI TỆP TIN (tiếp theo) 30  Đối số pathname: là một xâu kí tự xác định đường dẫn của tệp cần mở.  Đối số mode: Chỉ ra chế độ mở tệp tin.  Đối số flag nhận một trong các giá trị O_RDONLY, O_WRONLY hoac O_RDWR (cho biết tệp tin đã mở ở chế độ nào).  Ý nghĩa cờ Cờ Ý nghĩa O_RDONLY Mở file để đọc O_WRONLY Mở file để ghi O_RDWR Mở file để đọc và ghi O_CREAT Tạo file nếu chưa tồn tại O_EXCL Thất bại nếu file đã tồn tại O_APPEND Mở file để thêm dữ liệu vào cuối tệp tin v1.0015106225 TÓM LƯỢC CUỐI BÀI Trong bài học này, chúng ta đã tìm hiểu những nội dung chính sau: • Tổng quan về lập trình shell trong Linux; • Một số lệnh lập trình Shell; • Lập trình C trên Linux. 31