使用Ubuntu搭建apue环境的绝佳姿势，附带一系列工具操作

Kanvast
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一 、前言

最近在研究国外非常受欢的迎知名计算机课程CS631 - APUE，其中配合使用的书籍是《UNIX环境高级编程》一书。目的在于更好的了解类Unix下系统软件（比如一些经常用到的系统命令ls、mv、cat等等）的实现。以及高级 I/O、文件、信号、 进程关系和进程间通信怎么工作。

在官方课程教学中使用的是NetBSD 9.2系统。对于不想新安装一个虚拟机系统来占用磁盘，或者就想在Ubuntu下进行研究学习的。前期一些必要的工作可以方便后面更好的实践自己的代码。

为了能快速的查看编辑一些源码。也介绍了一下如何通过Windows的Clion编辑虚拟环境代码，以及ssh连接访问虚拟机系统。

本次使用环境

    VMware 16
    Ubuntu 20.04

本次使用软件

    clion
    Tabby Terminal
    sshd
    samba
    cmake
    make
    gcc

二 、apue下载编译及遇到的问题

1. 下载apue

        wget http://www.apuebook.com/src.3e.tar.gz
        tar -zxvf src.3e.tar.gz

2. 安装bsd库

为了使用BSD的实现的C语言标准库，如想要在课程中验证或者使用NetBSD系统源码的一些实现，也可能会用到。

    sudo apt-get install libbsd-dev

安装好后可以在/usr/include/bsd 目录下找到一些如stdio.h头文件

image.png

使用BSD目录的头文件

#include <bsd/stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
      setprogname(argv[0]);
  }

上面面C代码中，使用使用setprogname()函数，在ubuntu默认c标准库上的stdlib.h中是没有这个函数的。

image.png 可以看到我找在/usr/include目录及子目录下到stdlib.h的头文件很多，但是只有/bsd目录下的stdlib头包含有setprogname()函数的声明。

如何链接到使用bsd库的函数

    gcc -c test.c -o test.o -lbsd

3. 编译apue源码

进入到apue解压目录

运行make,出现如下错误

image.png 解决1

打开apue.3e/include目录下的apue.h文件，在其中添加#include <sys/sysmacros.h>

再次make，出现

image.png 解决办法 打开apue.3e/stdio/buf.c，删掉如下代码（文件的89～93行）

        #ifdef _LP64
        #define _flag __pad[4]
        #define _ptr __pad[1]
        #define _base __pad[2]
        #endif

将buf.c文件的95-121行换成下面代码

    int
    is_unbuffered(FILE *fp)
    {
        return(fp->_flags & _IONBF);
    }

    int
    is_linebuffered(FILE *fp)
    {
        return(fp->_flags & _IOLBF);
    }

    int
    buffer_size(FILE *fp)
    {
        #ifdef _LP64
        return(fp->_IO_buf_end - fp->_IO_buf_base);
        #else
        return(BUFSIZ);    /* just a guess */
        #endif
    }

    #else

    #error unknown stdio implementation!

    #endif

也可以直接克隆我修改后的代码 apue.3e-ubuntu20.04 (github.com)，再次make，应该就不会有错误了。

最后将apue.h头文件和库文件libapue.a复制到系统目录下。就可以使用了。

 sudo cp /path/to/apue.3e/lib/libapue.a  /usr/lib
 sudo cp /path/to/apue.3e/include/apue.h /usr/include

在编译的时候-lapue链接库

 gcc -c test.c -o test.o -lapue

三 、设置虚拟机网络

主机网络信息

image.png

设置虚拟机网卡模式

image.png 选择桥接模式 -> 配置适配器 -> 找到你使用的网卡（通常和主机一个网卡）。乱选网卡或多选都可能导致虚拟机无法联网。

根据主机IP,给虚拟机设置独立本地IP

根据主机网络信息，网段，选择给虚拟机分配一个固定IP，子网掩码和网关跟主机一样。便于后面主机使用ssh连接虚拟机。 image.png

四 、windows使用Tabby通过ssh连接虚拟机

Ubuntu 上安装 sshd 的详细步骤：

  1. 打开终端，更新软件包列表：
    sudo apt-get update
  1. 安装 openssh-server：
    sudo apt-get install openssh-server

3. 启动 sshd 服务：

    sudo systemctl start sshd

如果您使用的是旧版 Ubuntu，则需要将 start 替换为 restart。

  1. 验证服务是否成功启动：
    sudo systemctl status sshd

如果服务已成功启动，则状态应显示为 "active (running)"

  1. 启用 sshd 开机自启动：
    sudo systemctl enable sshd

6. 确认 sshd 是否已添加到开机启动项：

    sudo systemctl is-enabled sshd

Tabby连接虚拟机

1. 下载并安装 Tabby

从 tabby.rs 的官方网站下载 Tabby，根据您的操作系统选择适当的安装包进行下载和安装。

2. 打开终端并启动 Tabby, 创建新会话

配置和连接 -> 新建配置 -> 搜索ssh image.png

3. 配置连接参数

在弹出的 "Connection" 窗口中输入连接参数：

  • "Host": 输入虚拟机的IP地址或主机名。
  • "Port": 输入 SSH 服务监听的端口，默认为22。
  • "Username": 输入虚拟机上的用户名，用于身份验证。
  • "Authentication": 设置身份验证方式。可以选择密码验证、密钥文件验证等。

image.png

4. 连接到虚拟机

完成参数配置后，选择想要连接的虚拟机即可。

image.png

五、 windows 通过samba 访问虚拟机文件系统

1. 安装Samba

sudo apt-get install samba

2. 安装过程中

系统将提示您输入一个管理员密码。请确保使用强密码以保护您的系统。

3. 安装完成后

打开smb.conf文件并进行配置。您可以使用以下命令来打开smb.conf文件：

sudo nano /etc/samba/smb.conf

然后，您可以通过修改文件中的参数来配置Samba服务器，例如共享目录、访问权限等。

最末添加内容如：

[Project]                                                                                               
        comment = project                                                                               
        path = /home/xxx       # 此处为你想要在虚拟机分享的文件路径                                                                         
        browseable = yes                                                                                
        writable = yes                                                                                  
        create mask = 0700                                                                              
        directory mask = 0700                                                                           
        valid users = xxxname        # 一个名字                                                                      
        force user = xxxname                                                                               
        force group = xxxname                                                                              
        public = yes                                                                                    
        available = yes

4. 配置完毕后

运行以下命令重启Samba服务：

sudo service smbd restart

后续操作

sudo smbpasswd -a <用户名>   # 和smb.config中user对应
sudo systemctl restart smbd
sudo systemctl enable smbd
sudo systemctl enable smbd  # 开机自启（可选）

5. 在windows访问Ubuntu samba服务

Win+r 输入网络配置的虚拟机ip,如

image.png 如果win出现你不能访问此共享文件夹，因为你组织的安全策略阻止未经身份验证来宾访问 提示

解决办法：win+r 输入gpedit.msc

1.找到计算机配置---管理模板---网络---Lanman工作站

2.找到“启用不安全的来宾登录"。

3.选择启用

4.将其固定到快速访问

右键 -> 选择映射网路文件夹，选择一个就行 image.png 现在就可以快速地在虚拟机和主机间快速共享文件了。

六、Clion远程调试

此处打开Clion,你就可以看见前面通过samba共享的文件目录了。

image.png

配置Clion远程调试环境

image.png

  1. 设置ssh连接

settings -> toolchains 添加一个配置环境 -> cedentials 右侧添加ssh配置 -> 按照前面tabby ssh连接差不多设置

  1. 设置远程编译器

在toolchain的剩余选项中，设置好cmake,make,g++,gcc GDB等路径即可。

配置代码Deployment

  1. 选择SFTP,设置好远程环境根目录 image.png
  2. 设置本地映射的文件夹 image.png

七、 编写一段引用apue.h的代码

../01_basic/01_ls.c 文件,模仿ls命令的简单实现

#include "apue.h"
#include <dirent.h>
#include <bsd/stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  setprogname(argv[0]);
  DIR *dp;
  struct dirent *dirp;
  if (argc != 2)
	err_quit("usage: %s directory_name", getprogname());

  // 打开arg[1]目录,赋值给dp目录指针
  if ((dp = opendir(argv[1])) == NULL)
	err_sys("can't open %s", argv[1]);

  // 读取目录
  while ((dirp = readdir(dp)) != NULL)
	printf("%s\n", dirp->d_name);
  closedir(dp);
  exit(0);
}

1、使用gcc编译

image.png

2、使用Makefile编译

在当前目录下生成目标文件的Makefile

    CC := gcc
    CFLAGS := -Wall
    LDLIBS := -lapue -lbsd

    # 获取所有 .c 文件的名称
    SRCS := $(wildcard *.c)

    # 将 .c 文件的名称替换为对应的 .o 和可执行文件的名称
    OBJS := $(patsubst %.c, %.o, $(SRCS))
    BINS := $(patsubst %.c, %, $(SRCS))

    # 定义默认目标（即 all），使其依赖于所有的可执行文件
    all: $(BINS)

    # 生成可执行文件的规则
    %: %.o
       $(CC) $(CFLAGS) $< $(LDLIBS) -o $@

    # 生成 .o 文件的规则
    %.o: %.c
       $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

    # 清理规则
    clean:
       rm -f $(OBJS) $(BINS)

运行Makefile

image.png

统一输出到子目录output文件夹下的Makefile2

    CC := gcc
    CFLAGS := -Wall
    LDLIBS := -lapue -lbsd

    # 获取所有 .c 文件的名称
    SRCS := $(wildcard *.c)

    # 定义输出目录和可执行文件
    OUT_PUT_DIR := output

    # 将 .c 文件的名称替换为对应的 .o 和可执行文件的名称
    OBJS := $(patsubst %.c, output/%.o, $(SRCS))
    BINS := $(patsubst %.c, output/%, $(SRCS))

    # 创建输出目录
    $(OUT_PUT_DIR):
       mkdir -p $(OUT_PUT_DIR)

    # 生成可执行文件的规则
    output/%: output/%.o
       $(CC) $(CFLAGS) $< $(LDLIBS) -o $@

    # 生成 .o 文件的规则
    output/%.o: %.c
       $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

    # 定义默认目标（即 all），使其依赖于所有的可执行文件
    all: output $(BINS)

    # 清理规则
    clean:
       rm -f $(OBJS) $(BINS)
       rm -rf $(OUT_PUT_DIR)

运行Makefile2,make -f Makefile2 all image.png.

3、 使用Cmake编译

01_basic同级目录的CMakelists.txt

    cmake_minimum_required(VERSION 3.14)
    project(C_Unix)
    # 使用C99
    set(CMAKE_C_STANDARD 99)

    #
    add_executable(01_basic_01_ls 01_basic/01_ls.c)
    add_executable(01_basic_02_cp 01_basic/02_cp.c)

    # 指定APUE库的头文件和库文件路径
    include_directories(/usr/include)
    link_directories(/usr/lib)

    # 定义变量来保存需要链接的库的名称
    set(LINK_LIBS apue bsd)

    # 链接APUE BSD库
    target_link_libraries(01_basic_01_ls ${LINK_LIBS})
    target_link_libraries(01_basic_02_cp ${LINK_LIBS})

运行Cmake

    mkdir build
    cd build
    cmake ..
    make

八、 总结

  • 经过上面一系列步骤，基本可以实现apue环境编程需求或者有设置类似环境开发的需求。
  • 课程很不错，书籍也很经典，值得学习。
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