在Ubuntu环境下载、查看和修改源代码

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简介

本实验想要实现的目的如下：
（1）下载并查看 “ls” 命令的源代码；
（2）对命令的源代码进行小的修改并尝试运行；
（3）将修改的源代码安装到系统上。
本博文是记录课程作业实现过程而撰写的实验报告，为后面复习或者给有需要的人提供一点帮助而发布。

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实验过程

1、先在下载中勾选源代码处的选项，并更新源

在设置中找到下载的相关选项，勾选“源代码”（默认没有勾选）

更新源

sudo apt update

操作如下

2、用 which 命令查找 ls 命令所在的位置，并用 dpkg 命令查看命令所在的软件包

（1）发现没有相匹配的路径

（2）尝试加上 -a 查看所有的匹配项，发现有两个路径

（3）在根目录下查看，发现 /bin 目录其实是一个链接

（4）对 /bin 链接下的 ls 用 dpkg 命令查找，可以得到对应的软件包（coreutils）

  后来发现原因是 20.04 版本的 Ubuntu（本人用的版本）与 18.04 版本的文件系统不太一样，而大部分 Linux 系统默认使用的文件系统与 18.04 版本一样，因此采用 /bin 目录下的 ls。

3、通过apt命令获取源代码

apt source coreutils

运行 apt 命令之后源代码即下载到当前目录下。

4、运行./configure配置文件并编译

（1）查看 ./configure 配置文件
进入源代码所在的目录，用 “ll” 命令查看配置文件 configure

右上角的 ‘*’ 表示为可执行文件

（2）运行 ./configure 配置文件并用 make 编译

./configure && make

（3）运行一段时间之后出现报错，显示的是make的错误
  提示 ‘aclocal-1.15’ 不存在于系统中，运行多次仍然出现下面的报错。

（4）由于并不理解该报错信息，于是将其在网络上查找，找到这篇博文。大概是由于版本问题，根据其提示运行代码：

autoreconf -f -i

发现需要额外安装包autoconf，根据要求，操作如下：

（5）安装之后继续运行命令，发现仍然报错，提示没有找到相关文件，借助这篇博文的帮助，提示还需要再安装一个软件包 autopoint ，运行如下代码：

sudo apt install -y autopoint

如下：

（6）安装之后，autoreconf -f -i 代码即可正常运行，如下：

（7）由于之前配置文件已经运行，直接用 make 编译即可

编译成功，可以在 /src 目录下看到新增了一系列可执行文件，截图如下：

调用本地的./ls可执行文件也可以成功运行，部分截图如下：

5、对 ls 命令的源代码进行修改

（1）修改目标
  将 ls 的 ‘-l’ 选项修改为 ‘-z’ 。
  没有改变实际功能，只是单纯的修改输入的命令选项，即改用 “ls -z” 命令来实现 “ls -l” 的功能，列出当前目录下所有文件的详细信息。
（2）进入 ls 命令源代码所在的 src 文件夹。经过查看，ls 命令的源代码主要写在 ls.c 文件中，于是进入该文件寻找目标代码。

（3）由于想要修改的命令和 ‘-l’ 相关，因此用vim的查找功能直接查找 ‘-l’ 。经过逐个筛选，锁定到了如下的一行注释中：该注释对应的是一个C语言中的枚举 enum，其中’-l’所在的注释对应的是第一个元素 “long_format” 。

（3）查找的关键词的选择
  由上述的查询结果可见 “long_format” 是一个重要的关键词。
  由于ls命令的每个选项前都有 ‘-’（如 ‘-l’、‘-a’ 等），因此程序在对输入的’ls’命令后面的选项进行识别的过程中对’-'字符进行判别的概率较小，而若单单使用一个单词 ’l’ 来查找则很容易查到许多无关的匹配项（可能许多单词包含’l’字母），因此改用 “long_format” 关键词来查找很有利于提高查找效率。
（4）于是利用vim查找 “long_format” 。又经过不断的筛选，在几千行代码中找到了一片非常有结构性的代码块——switch-case 语句，由于ls命令有许多的选项，很容易让人联想到可以用 switch-case 语句来实现，如下：

仔细一看，果然再次发现了关键词—— ‘l’

（5）直接将其改为我们想要的选项—— ’z’，如下：

（6）回到上一级目录，再用make编译一下

（7）回到 ls.c 文件所在的目录下运行./ls -l和./ls -z，发现都无法实现，如下：

（8）问题分析
  ./ls -l 无法运行说明之前所作的修改的位置正确，而 ./ls -z 无法运行说明选项的修改不完全，还有其他地方需要修改。
  而且发现运行 ./ls -l 命令时只是提示通过 help 来获取帮助，而运行 ./ls -z 时还提示 ls 并没有 -z 的选项，说明各个选项可能还存放在某个类似于数组的数据结构中，用于判断输入的选项是否合法。
  由于之前只在 switch_case 结构中修改了输出的标志 long_format（猜测），并没有在哪个数组中将其删去，而修改为 -z 时并没有将 -z 添加到所谓的数组中，因此导致运行时出现如上的 -z 为不适用的选项的提示。（几千行的代码怎么可能没有其他的依赖，只需要修改一个地方）
（9）经过不断的查找，在 switch_case 结构的前几十行找到了下面的代码，刚开始并没有太多的注意，但是后来发现如下的字符串中的字符可能是按某种顺序进行排列，而且并不是连续的字典序abcde…

  于是重新翻到 switch_case 结构处。如下（截取片段），发现 switch_case 结构中选项的顺序恰好与上述的字符串的子串相匹配。

  于是大胆猜测该段字符串就是之前假设的所谓的存储选项的数组，于是将字符串中的 ‘l’ 改为 ‘z’ ，如下：

（10）再返回上级目录进行编译，并尝试运行

使用./ls -z命令可以正常使用，如下：

而./ls -l命令已经不能使用了

成功！！！目标达成

6、将修改的源代码安装到系统上

运行代码

make install

  由于安装后会修改系统上的程序，为了防止存在的存在隐藏的BUG，本人没有尝试运行安装程序。

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总结

  对于系统命令源代码的修改，原本个人想法是想修改ls命令本身的一些功能，比如添加一个选项，使ls能都递归地进行调用，遍历当前目录及以下的所有文件并显示出来。但是当我打开 ls.c 文件之后我的这种幻想被打破了，我从头往后翻，发现几百行的代码全是enum、struct等的定义，而全部代码足足有上千行。由于较大的修改需要先读懂大部分的代码，想想还是放弃了。
  原本以为改个选项名称会容易一点，后面发现在几千行代码中进行关键词的筛选也不是一件容易的事儿。
  通过本次实验，大致掌握了软件包的编译下载，通过对系统命令源代码的阅读使得对代码的开发有了一定的了解，同时也意识到关键词查找的必要性和便捷性，即使本次实验的实现在开发上并没有实际性的意义。