计算机系统 实验一 实验环境配置与使用

Posted 2021-08-10 上山打老虎D

计算机系统（2） 实验一 实验环境配置与使用

• 一、实验目标：
• 二、实验环境与工件
• 三、实验内容与步骤
• 四、实验结果
• 五、实验总结与体会

一、实验目标：

熟悉Linux上C程序的编译和调试工具，包括以下内容：

1. 了解Linux操作系统及其常用命令
2. 掌握编译工具gcc的基本用法
3. 掌握使用gdb进行程序调试

二、实验环境与工件

1. 个人电脑
2. Fedora 13 Linux 操作系统
3. gcc
4. gdb

三、实验内容与步骤

1. 根据实验一：实验环境配置与使用.ppt熟悉Linux基本。按照1.1~1.3完成并截图，截图需要有运行的命令及其结果。另外：后面的题目必须在该新建用户下完成。（30分）
   实验步骤：
       1.1. 首先切换为超级用户
   输入su进入超级用户：
   
   发现出现Authentication failure，可能是密码忘记了，此时，可以使用sudo passwd root来给root重设密码：
   
   如上，则密码已经成功的重设了。
       1.2. 参考以下命令创建新用户, 设置新建用户的密码，注意：只有设置了密码才能激活用户，否则无法以该用户身份登录
           ①首先查询当前用户：
   
           ②创建新用户dongyunhao_2019284073
   在终端中输入sudo adduser dongyunhao_2019284073
   并输入超级用户密码与新创建账户密码后，再输入一些账户信息最后确认即可完成创建。
   
       1.3. 注销当前用户，并以新建的用户身份登录，登录后运行 $ whoami，并进行截图；
           ①点击左上角log out->switch user并选择新创建的用户，输入密码后即可登录。
   
           ②查看当前用户，在终端中输入whoami即可查看当前用户名
   

2. 新建用户主目录下创建子目录：gdbdebug, 并进入gdbdebug 子目录。将过程和结果截图。（10分）
           ①输入命令：sudo mkdir gdbdebug并运行
   
   可以发现报错，提示“not in the sudoers file”这说明当前用户（新创建的用户）不具有sudo的权限，因此我们需要给当前用户权限。此时需要进入root进行操作
           ②进入root：
   输入su后再输入visudo进入权限管理操作文件页面。并给当前用户dongyunhao_2019284073添加权限后退出即可。
   
           ③重新创建文件夹：
   此时再使用sudo mkdir gdbdebug命令，即可成功创建
   
           ④查看创建的文件夹：
   输入ls命令查看文件夹
   
           ⑤进入文件夹：
   输入 cd gdbdebug 即可进入文件夹
   

3. 使用vi编辑以下两个文件并编译和运行，截图（30分）
       3.1. 编辑reverse.h
           ①创建reverse.h文件：
   输入vi reverse.h并运行
   
   
           ②编辑reverse.h
   进入编辑页面后先输入i以切换到文字输入模式，然后输入如下代码
   
   输入完成后按“esc”结束输入，并键入“：wq”对代码进行保存
   
       3.2. 编辑reverse.c
           ①显示代码高亮与行号：
   在上一步骤的代码编写中，发现在vim进行编辑时代码没有代码高亮也没有行号。因此可以打开对应的设置。
   首先更新vim，输入命令apt install vim
   
   将自动更新下载vim，完成下载后，进入vim的设置文件。输入vim ~/.vimrc，并输入如下命令：
   
   保存并退出后即可看到代码已经有了代码高亮和行号。
           ②创建并编写reverse.c
   与上一部分中创建的代码相同，输入vi reverse.c并运行。并在其中写入代码。
   
   代码编写完成后输入“wq：”进行保存并退出。
       3.3. 按以下步骤编译，如有警告信息，请修改代码至无警告信息
   $gcc –Wall reverse.c –o reverse
           ①输入命令并执行
   
   发现未安装gcc，则手动进行安装
           ②安装gcc
   首先切换到root并输入代码进行安装
   
   弹出的提示信息中选择Yes。
   
   
   等待安装完毕即可
   
           ③编译并运行
   再次输入命令进行编译。可以观察到如下几个信息：
   
   a. strlen函数未声明。又注意到提示说<string.h>中含有对strlen函数的定义，故可以在代码中添加此头文件
   b.在main函数中%s的输入格式不应存在char *格式，但第二个参数中存在char *格式，因此需要去掉取地址符
   c.int型返回值函数没有返回值。在函数末尾补一个return 1即可
   进入代码进行修改，修改完成后保存即可。
           ④重新进行编译
   
   可以看到重新编译后警告信息消失了
       3.4. 运行程序
   输入代码 ./reverse进行运行
   
   虽然程序执行了，但输出是错误的，因此我们需要进行debug并对代码进行修改调试。

4. 按照以下过程调试并修正reverse.c,请参考过程截图。（30分）
       4.1. 编译时加入调试信息
   $gcc -g reverse.c -o reverse1
   
       4.2. 启用GDB调试
   
       4.3. 键入list,查看源代码并根据行号/函数名设置断点（断点位置仅供参考，不需雷同）
           ①输入list对代码进行查看
   
           ②添加并查看断点：
   由于函数中第16,17,18行发生的操作比较容易发生问题，故在此添加断点。
   
   完成断点添加后，可以输入info break对断点信息进行查看
   
           ③开始调试
   输入run进行调试
       4.4. 观察变量值，并作分析，推测错误（过程仅供参考，不需雷同）
   开始运行，在程序运行中可以输入c进行跨越一个断点的运行
   
   
   从程序运行间可以看到，当第一次对字符数组操作时，第一个“M”本应被替换成“G”缺被替换成了“T”通过分析代码可知，代码的本意应该是通过指针交换第一个与最后一个字符，而实际上却是发生了偏移。这是因为，每次的指针应该是*(str+i)而不是*str+i，在C语言运行时，将先执行指针符号，再执行加法，因此需将两处都加上括号。
       4.5. 修正程序并运行
   通过上面的分析，对代码进行修改如下：
   
   修改完成后重新进行编译并运行。
   
   结果正确，程序运行无误

四、实验结果

如上图，程序运行无误，最后也输出了正确的结果。

五、实验总结与体会

本次实验进行的比较顺利，但也遇到了一些问题：

1. Ubuntu上Linux系统与Windows系统有一样的地方也有区别，例如对文件读写时可能会因为权限问题造成不能读写。此时需要进入root对相关权限文件进行修改。在权限文件中添加用户之后便可以顺利对文件进行读写操作了。
   
2. 在编写代码过程中没有代码高亮与行号。我自己下载了新的vim，并通过修改vim的配置文件最终得到解决。
   
3. 编写C程序代码时要注意程序运行的优先级。本次实验中就是因为忽略了指针运算符（*）会在加法运算符（+）前执行导致程序错误。不过最后通过debug问题得到解决
   

实验体会：
通过本次实验，我了解了Linux操作系统及其常用命令，掌握了编译工具gcc的一些基本用法，也掌握了使用gdb进行程序调试是步骤。我也自己编写了代码，最初代码并不能得到想要的输出，通过调试，最终使代码正常运行。在实验过程中遇到了一些问题，最终也都通过上网查阅资料分析原因而解决。