Программирование на языке linux. Программирование в Linux. Оконная система X11
Шаг 1 - Компиляция программ на языке C/C++ Шаг 2 - Отладочная информация Шаг 3 - Компиляция нескольких файлов Шаг 4 - Библиотеки объектных файлов
Шаг 5 - Создание статической библиотеки Шаг 6 - Создание динамической библиотеки
Шаг 7 - Использование динамических библиотек Шаг 8 - Функции работы с динамическими библиотеками Шаг 9 - Инициализация динамических библиотек
Шаг 10 - Передача опций в программу - getopt
Шаг 11 - Передача длинных опций в программу - getopt_long Шаг 12 - Вывод сообщений об ошибках программы Шаг 13 - Получение информации о пользователе
Шаг 14 - Получение данных из shadow password
Шаг 15 - Работа с паролями системы с помощью функции crypt() Шаг 16 - Получение информации о группах пользователей
Шаг 1 - Компиляция программ на языке C/C++
Компилятор превращает код программы на "человеческом" языке в объектный код понятный компьютеру. Компиляторов под Linux существует много, практически для каждого распространенного языка. Большинство самых востребованных компиляторов входит в наборGNU Compiler Collection , известных под названиемGCC
(http://gcc.gnu.org/ ).
Изначально аббревиатура GCC имела смыслGNU C Compiler , но в апреле 1999 года сообществоGNU решило взять на себя более сложную миссию и начать создание компиляторов для новых языков с новыми методами оптимизации, поддержкой новых платформ, улучшенных runtime -библиотек и других изменений (http://gcc.gnu.org/gccmission.html ). Поэтому сегодня коллекция содержит в себе компиляторы для языковC ,C++ ,
Objective C ,Chill ,Fortran ,Ada иJava , как библиотеки для этих языков (libstdc++ ,libgcj , ...).
Компиляция программ производится командой:
gcc <имя_файла>
После этого, если процесс компиляции пройдет успешно, то вы получите загружаемый файл a.out , запустить который можно командой:
Для примера давайте напишем маленькую простейшую программку:
#include
int main(){ printf("\n"); printf("Our first program for Linux.\n"); return 0;
И запустим ее:
Шаг 2 - Отладочная информация
Любой компилятор по умолчанию снабжает объектный файл отладочной информацией. Компилятор gcc также снабжает файл такой информацией и на результат вы можете посмотреть сами. При компиляции проекта изпредыдущего шага у нас появился файлa.out размером11817 байт (возможно у вас он может быть другого размера).
Вся эта отладочная информация предназначается для отладки программы отладчиком GNU Debugger . Запустить его вы можете командой:
При этом запустится отладчик и наша скомпилированная программа. Об отладке мы с вами поговорим отдельно и более подробно.
Компилятор gcc может создавать отладочную информацию в различных объемах и форматах, контролировать которые можно специальными ключами. Посмотреть их подробное описание можно командойman gcc :
Debugging Options
A -dletters -fpretend-float -g -glevel -gcoff -gxcoff -gxcoff+ -gdwarf -gdwarf+ -gstabs -gstabs+ -ggdb -p -pg -save-temps -print-file-name=library -print-libgcc-file-name -print-prog-name=program
Ключ -g создает отладочню информацию в родном для операционной системы виде, он выбирает между несколькими форматами:stabs ,COFF ,XCOFF илиDWARF . На многих системах данный ключ позволяет использовать специальную информацию, которую умеет использовать только отладчикgdb . Другие ключи позволяют более тонко контролировать процесс встраивания отладочной информации.
Ключ -ggdb включает в исполняемый файл отладочную информацию в родном для ОС виде и дополняет ее специализированной информацией для отладчикаgdb .
Ключ -gstabs создает отладочную информацию в форматеstabs без дополнительных расширенийgdb . Данный формат используется отладчикомDBX на большинствеBSD систем. Ключ -gstabs+ дополняет отладочную информацию расширенниями понятными отладчикуgdb .
Ключ -gcoff создает отладочную информацию в форматеCOFF , которая используется отладчикомSDB на большинстве системSystem V до версииSystem V R4 .
Ключ -gxcoff снабжает файл информацией в форматеXCOFF , который используется отладчикомDBX на системахIBM RS/6000 . Использование -gxcoff+ влкючает использование дополнительной информации дляgdb .
Ключ -gdwarf добавляет инфомацию в форматеDWARF приняотм в системеSystem V Release 4 . Соответственно ключ -gdwarf+ прибавляет возможностей отладчикуgdb .
Добавление к этим ключам в конце цифры позволяет увеличить или уменьшить уровень отладки, т.е. управлять размером требуемой отладочной информации. Например ключ:
Увеличит уровень отладки до 3 , по умолчанию он равен2 . При первом уровне отладки компилятор включает в файл минимальное количество отладочной информации достаточное для отладки частей программы, которые вы не планировли отлаживать. В эту информацию входит описание функций и внешних переменных, но не включается информация об локальных переменных и номерах строк исходного текста. Второй уровень - это уровень по умолчанию, включает в файл большинство нужной отладочной информации. Третий уровень позволяет добавить экстра-информацию, такую как определения присутствующих в программе макросов.
Выше вы можете увидеть остальные ключи, которые можно использовать. Большинство этих ключей предназначено для вывода дампа программы во время компиляции и служит не для отладки программы, а для отладки самого компилятора:)) Поэтому о них можно забыть и не вспоминать.
Отладочная информация это конечно хорошо, но она может значительно увеличить объем вашего файла (в тричетыре раза). Для создания программ "релизов" существует отдельная программа, позволяющая удалить отладочную информацию из запускаемого файла. Называется эта программа strip . Для того, чтобы полностью очистить файл от отладочной информации, требуется вызвать ее с ключом -s :
После обработки файла этой командой его размер уменьшился практически в три раза и стал 3156 байт. По сравнению с 11 Кб до этого это очень даже хорошо.
Шаг 3 - Компиляция нескольких файлов
Обычно простые программы состоят из одного исходного файла. Дело обстоит несколько сложнее, если эта программа становится большой. При работе с такой программой может возникнуть несколько достаточно серьезных проблем:
Файл, становясь большим, увеличивает время компиляции, и малейшие изменения в исходном тексте автоматически вынуждают тратить время программиста на перекомпиляцию программы.
Если над программой работает много человек, то практически невозможно отследить сделанные изменения.
Процесс правки и само ориентирование при большом исходном тексте становится сложным и поиск небольшой ошибки может повлечь за собой вынужденное "изучение" кода заново.
Это далеко не все пробемы, которые могут возникнуть при наличии программы "монстра". Поэтому при разработке программ рекомендуется их разбивать на куски, которые функционально ограничены и закончены. В этом значительно помогает сам язык C++ , предоставляя свой богатый синтаксис.
Для того, чтобы вынести функцию или переменную в отдельный файл надо перед ней поставить зарезервированное слово extern . Давайте для примера создадим программу из нескольких файлов. Сначала создадим главную программу, в которой будут две внешние процедуры. Назовем этот файлmain.c :
#include
// описываем функцию f1() как внешнюю extern int f1();
// описываем функцию f2() как внешнюю extern int f2();
printf("f1() = %d\n",n1); printf("f2() = %d\n",n2);
Теперь создаем два файла, каждый из которых будет содержать полное определение внешней функции из главной программы. Файлы назовем f1.c иf2.c :
// файл f1.c int f1()
// файл f2.c int f2()
После этого процесс компиляции программы с помощью gcc будет выглядеть несколько иначе от описанного в"Шаг 1 - Компиляция программ на языке C/C++" .
Компилировать можно все файлы одновременно одной командой, перечисляя составные файлы через пробел после ключа -c :
gcc -c main.c f1.c f2.c
Или каждый файл в отдельности: gcc -c f1.c
gcc -c f2.c gcc -c main.c
В результате работы компилятора мы получим три отдельных объектных файла: main.o
Чтобы их собрать в один файл с помощью gcc надо использовать ключ -o , при этом линкер соберет все файлы в один:
gcc main.o f1.o f2.o -o rezult
В результате вызова полученной программы rezult командой:
На экране появится результат работы: dron:~# ./rezult
f1() = 2 f2() = 10 dron:~#
Теперь, если мы изменим какую-то из процедур, напримерf1() :int f1()
То компилировать заново все файлы не придется, а понадобится лишь скомпилировать измененный файл и собрать результирующий файл из кусков:
dron:~# gcc -c f1.c
dron:~# gcc main.o f1.o f2.o -o rezult2 dron:~# ./rezult2
f1() = 25 f2() = 10 dron:~#
Таким образом можно создавать большие проекты, которые больше не будут отнимать много времени на компиляцию и поиск ошибок. Однако помните, не стоит также черезчур разбивать программу, иначе у Вас получится несколько десятков файлов, в которых Вы сами рано или поздно запутаетесь. Найдите "золотую середину", например в отдельные файлы помещайте те функции или классы, с которыми Вам приходится больше всего работать при отладке. После того, как функция будет окончательно отлажена, ее вполне можно перенести в более крупный файл.
Шаг 4 - Библиотеки объектных файлов
В прошлом шаге мы научились создавать объектные файлы. Естественно, если каждая функция будет содержаться в отдельном файле, то таких файлов может оказаться десятки или даже сотни. Управлять таким количеством файлов очень сложно. Для этого был придуман механизм создания библиотек объектных файлов.
Библиотека объектных файлов - это файл содержащий несколько объектных файлов, которые будут использоваться вместе в стадии линковки программы. Нормальная библиотека содержит символьный индекс, который состоит из названий функций и переменных и т.д., которые содержатся в библиотеке. Это позволяет ускорить процесс линковки программы, так как поиск функций и переменных в объектных файлах библиотеки происходит намного быстрее, чем поиск в наборе указанных объектных файлов. Поэтому использование библиотеки позволяет компактно хранить все требуемые объектные файлы в одном месте, и при этом значительно повысить скорость компиляции.
Объектные библиотеки по способу использования разделяются на два вида:
Статические библиотеки
Динамические библиотеки
Статическая библиотека - это коллекция объектных файлов, которые присоединяются к программе во время линковки программы. Таким образом статические библиотеки используются только при созданиии программы. Потом в работе самой программы они не принимают участие, в отличие от динамических библиотек.
Динамическая библиотека - это созданная специальным образом библиотека, которая присоединяется к результирующей программе в два этапа. Первый этап, это естественно этап компиляции. На этом этапе линковщик встраивает в программу описания требуемых функций и переменных, которые присутствуют в библиотеке. Сами объектные файлы из библиотеки не присоединяются к программе. Присоединение этих объектных файлов(кодов функций) осуществляет системный динамический загрузчик во время запуска программы. Загрузчик проверяет все библиотеки прилинкованные с программе на наличие требуемых объектных файлов, затем загружает их в память и присоединяет их в копии запущенной программы, находящейся в памяти.
Сложный процесс загрузки динамических библиотек замедляет запуск программы, но у него есть существунный, даже можно сказать неоценимый плюс - если другая запускаемая программа линкована с этой же загруженной динамической библиотекой, то она использует туже копию библиотеки. Это означает, что требуется гораздо
Многие начинающие кодеры бояться
программирования в Linux — нет виндовой простоты
и наглядности. Однако и для Linux существует
множество визуальных средств
программирования, и это не только клон Delphi.
Конечно, они не могут стать полноценной
заменой той же Visual Studio, однако вполне
помогают ускорить процесс разработки
программ.
NetBeans
Одна из лучших IDE сред. Предназначена для
работы с Java, с ее помощью можно
разрабатывать не только кросс-платформенные
Java программы, но и web-приложения, web-сервисы и
клиентов для них, J2ME программы и т.п. Может
работать в Windows, Linux, MacOS. IDE можно расширять
различными плагинами и аддонами, кои можно
найти на сайте. При этом — все бесплатно, то
есть на хаялву! В общем — бесспорный номер
один.
QT / KDevelop Designer
Еще одна мощная среда разработки на
платформе KDE и Gnome. Кросс-платформенные C++
приложения выходят только в путь. Для
некоммерческих программ Qt можно
использовать бесплатно, существует
практически для всех дистрибутивов.
Клон Visual Basic, причем не только в оформлении,
но и в конструкциях языка. Идеальное
средство для VB программистов, желающих
перейти на Linux. Простой и удобный интерфейс.
Доступ ко всем главным базам данным — MySQL,
PostgreSQL и т.д. Работает практически на всех
дистрибутивах.
WYSIWYG редактор для создания web-страниц. Во
многом напоминает редактор Macromedia или все
тот же FrontPage. Поддерживает автоматическую
работу с сайтом по FTP.
Python и Ruby IDE среда, делающая
программирование на языке довольно простым
и увлекательным. Написанная собственно на
Python.
Eclipse - вообще не IDE, а целая платформа для
различных приложений. В стандартную
поставку входят дополнительные плагины для
поддержки языка Java (JDT) и разработки
плагинов для Eclipse (PDE - Plugin Development Environment). Для
работы с другими языками должны быть
установлены специальные плагины — в Eclipse
можно работать практически на любом
доступном языке программирования. Еще одно
преимущество тоже относится к
расширяемости: гигантское количество
утилит (особенно для Java) теперь
поставляется и в виде плагинов для Eclipse,
например, Ant, JavaDoc, JUnit, JDepend, Check Style, Subversion.
Значит, нам не придется отказываться от
своей системы контроля версий, от своей
программы проверки качества кода и т.п.
Третье преимущество - то, что Eclipse является
кросс-платформенной средой, то есть
существуют версии для различных
операционных систем (чего не может
позволить себе та же Visual Studio).
JDeveloper
Платформа от Oracle — не с открытым кодом,
однако все равно бесплатная. Как ясно из
названия используется все та же кросс-платформенная
Java. Использует для работы Sun JDK, так что сама
Oracle никаких претензий к создаваемым
программам по идее иметь не будет.
Ну и наконец визуальная среда управления
проектами для Gnome Desktop. Не менее полезная
программа для программистов чем IDE.
Linux быстро развивается и становиться все популярнее, особенно в связи с тем, что сокращается использование Windows, а также множество программистов работают над продвижением Linux, создавая новые программы для настольных компьютеров, которые будут эквивалентны или даже лучше приложений в Windows и Mac OS X.
Большое количество дистрибутивов пытаются сделать Linux более легким для новых пользователей, которые раньше использовали Linux или Mac OS X. Это еще лучше способствует продвижению Linux в массы.
Для Linux есть множество языков программирования, и более того, каждый год появляются новые. Но не все их используют программисты, ведь для того, чтобы создать надежное, гибкое, эффективное и расширяемое, а главное, безопасное приложение, нужно подобрать правильный язык.
В этой статье мы рассмотрим самые популярные языки программирования для Linux. Рассмотрим те, на которых разработана эта операционная система и те, которые используются для создания приложений. На самом деле список не отсортирован по степени важности, все используемые здесь языки хороши. Все они кроссплатформенные, и вы можете написать на них программу для любой из доступных операционных систем.
Я не преувеличу, если скажу, что этот язык был создан для этой операционной системы. Это уже старый язык. Он создавался в семидесятых годах инженером из Bell Labs специально для написания ядра Unix. Дело в том, что в те времена программы и операционные системы писались на ассемблере и нужно было для каждой архитектуры писать программу отдельно, потому что наборы инструкций отличались. Разработчикам Unix нужен был высокоуровневый язык программирования, на котором они смогли бы написать Unix один раз и собирать его для всех платформ. Таким языком стал Си.
Ядро Linux, основано на Unix, а поэтому тоже написано на Си, также на Си реализованы все модули ядра, драйверы, а также огромное количество системного программного обеспечения. Если вы задавались вопросом, на чем написан Linux то теперь знаете ответ. На Си разработаны множество утилит из набора GNU, X сервер, набор библиотек для работы с графикой GTK и многое другое, некоторые оконные менеджеры. Но для написания новых программ Си используется все реже, ему на замену пришла его объективно ориентированная модификация С++.
2. С++
Это усовершенствованная версия Cи, появился он ненамного позже си. В 1980 году Бьёрн Страуструп работал над своим исследованием и ему не хватало стандартных возможностей Си, поэтому он придумал к нему пару улучшений. Неожиданно этот язык стал популярен среди его коллег и он уже не мог сам следить за его развитием.
Теперь это один из самых популярных языков программирования. Здесь доступно как объективно ориентированное, так и процедурные стили программирования. Правда, он все же очень сложен для новичков, как и Си. Здесь нужна очень высокая точность при управлении памятью.
На C++ написано много программного обеспечения в Linux, это те же самые утилиты GNU, много пользовательских программ, графические окружения, браузеры. На C++ написан графический фреймворк Qt, который сейчас используется для окружения рабочего стола KDE и большого количества кроссплатформенных программ. Qt - одновременно коммерческий и некоммерческий проект. Если вы разрабатываете свободное ПО, то можете использовать Qt бесплатно, нет - нужно платить за лицензию. Qt намного проще для начинающих чем чистый Си или С++.
Си и С++ наиболее популярные языки программирования для linux
3. Java
Это мощный и полностью объективно-ориентированный, кроссплатформенный язык программирования в котором есть широкие возможности для создания как приложений для рабочего стола, так и сетевых и веб-приложений.
Изначально Java был разработан в девяностых годах компанией Sun Microsystems для встраиваемых устройств с низкой вычислительной мощностью. Для мобильных телефонов, микроконтроллеров и другого оборудования. Его цель была поднять кроссплатформенность на новый уровень. Программа пишется на java, преобразуется в байт код, которой Java машина может выполнять вообще на любом оборудовании независимо от архитектуры и возможностей. Затем Java начал использоваться для создания веб-апплетов в браузерах, а потому же начали создаваться настольные приложения.
Java - один из лучших языков программирования, особенно если вы собираетесь разрабатывать приложения, которые будут работать везде. Java очень выгодна в плане переносимости, вы можете без изменений выполнять программу в Windows или Linux также она более безопасна, ведь программа выполняется в виртуальной машине и мы можем контролировать все ее действия. Но недостатком есть большое потребление памяти и низкая производительность по сравнению с Си.
На Java пишется не так много программ, но среди них есть и известные, это такие среды разработки, как Netbeans, Eclipse, InteljIDE. Некоторые производители оборудования выпускают утилиты для управления своим оборудованием на Java, чтобы они могли одинаково хорошо работать в Linux. На Java написано много простых игр, а также она вовсю используется в операционной системе Android.
3. Python
Python - это интерпретируемый язык высокого уровня общего назначения. Он разработан человеком по имени Гвидо Ван Россум в начале восьмидесятых годов, он работал над языком в свободное время, и ставил цель создать язык для обучения программированию.
Основная идея Python - простота, максимальная скорость разработки, минимум ошибок, минимум неопределенности. Сам синтаксис языка способствует тому чтобы вы писали правильно и не допускали ошибок. Это мгновенно сделало Python одним из самых популярных языков. Было разработано множество библиотек для работы с системными компонентами, реализаций алгоритмов и наборов API для работы с сетевыми сервисами. Сейчас на Python можно написать как веб-сайт, так и полноценное Qt приложение, доказательство первому - множество сайтов, в том числе Яндекс, а второму популярный видеоредактор OpenShot.
К тому же на Python написано бесчисленное количество системных скриптов и утилит для управления Linux. Это утилита apt для установки программного обеспечения в Ubuntu, пакетный менеджер Emerge в Gentoo и еще огромное количество небольших скриптов. Причина тому простота языка. Программист тратит на программу несколько часов, а она отлично работает несколько лет.
4. JavaScript / GitHub Electron
JavaScript - это в первую очередь язык программирования для создания динамических веб-страниц, разработанный специально для этой цели в середине девяностых Бренданом Эйхом в компании Netscape. До недавнего времени JavaScript так и использовался для генерации динамических веб-страниц на стороне клиента и в веб-приложениях. Но затем появился проект Node.js, позволяющий разрабатывать серверные программы на JavaScript. Совсем недавно компания GitHub создала фреймворк Electron, на базе Node.js, с помощью которого теперь JavaScript может использоваться для создания десктопных приложений.
Electron позволяет использовать технологии HTML, CSS, JavaScript для создания прекрасных программ для рабочего стола. Эта платформа активно поддерживается командой GitHub и сообществом.
Хотя платформа вышла совсем недавно, на ней уже написано до сотни приложений, среди самых известных можно отметить редакторы сходного кода Atom и LightTable, а также приложение для управления сайтом WordPress, и новое приложение для чата RocketCaht. Кроме того, JavaScript используется для разработки программ рабочего стола на платформе Chromium, таких программ намного больше, тот же редактор Brackets, такие полезные утилиты, как Google Keep, Pocket, Wunderlist и другие программы из магазина Chrome.
5. Shell
Команды терминала Linux позволяют не только выполнять повседневные операции в интерактивном режиме, но это также полноценный язык программирования с поддержкой самых простых управляющих конструкций. Наиболее распространенная оболочка Bash (Bourne Again Shell) Больше всего скриптов написаны именно на ее синтаксисе, но есть и другие, например, тот же fish, sh, zsh, dash и т д.
Синтаксис управляющих конструкций Bash немного сложный для понимания, но на нем написано много системных скриптов, это в первую очередь все скрипты инициализации демонов в SysVinit, скрипты для обслуживания серверов, резервного копирования, запуска программ и т д. У каждого администратора есть несколько скриптов, написанных на Bash.
Выводы
Это далеко не все языки программирования linux, которые используются для создания программ в Linux, очень часто для создания скриптов в последнее время начал использоваться Ruby, уже выходит из моды Perl также применяются такие более специфические языки программирования как Go, R, Vala и другие. Для своих нужд я использую Python и php, а вы пишите программы для Linux? На каких языках программирования? Напишите в комментариях!
Всем привет! Это первая статья о программировании на Си, в котором мы настроим тестовый редактор и узнаем немного о истории языка Си, возможностях, преимуществах и недостатках.
Языку Си в 2012 году исполнилось 40 лет. Си стал родоначальником C++, Java, Perl, C#, JavaScript и тд. Это самый популярный язык программирования в мире. Си процедурный язык программирования. Файлы кода имеют расширение.c а заголовочные файлы.h. На Си вы можете программировать для Linux, Windows, Windows Phone, Mac OS, iOS, Android и тд. Любой программист должен владеть языком программирования Си. Что бы стать программистом читать одних книг и статей мало. Нужно еще и практиковать. Поэтому мы рассмотрим наши уроки обязательно с примерами. Если у вас возникнет какие то вопросы, то можете задавать в комментариях. Так же этим мануалом могут пользоваться пользователи Windows и Mac OS. Пользователи других ОС могут пользоваться например NetBeans в качестве компилятора (NetBeans поддерживает не только Си но и Java, PHP, C++, Python и Ruby)
Настройка
Для программирования на понадобится текстовый редактор (gedit) и компилятор (gcc - входит в состав Ubuntu). Компилятор настраивать не нужно, а вот текстовый редактор настроим сейчас.
Откройте Правка -> Настройки . Установите галочки на следующие пункты:
- Показывать номера строк;
- Подсвечивать текущую строку;
- Подсвечивать парные скобки;
- Можно так же изменить тему в вкладке Шрифты и цвета.
Пара выполненных «махинаций» с gedit упростят на работу с текстовым редактором. А в дальнейшем мы рассмотрим какой-нибудь IDE (интегрирования среда разработки).
Все действия в операционной системе выполняются с помощью программ, поэтому многим новичкам интересно не только использовать чужие программы, а писать свои. Многие хотят внести свой вклад в кодовую базу OpenSource.
Это обзорная статья про программирование под Linux. Мы рассмотрим какие языки используются чаще всего, рассмотрим основные понятия, а также возможности, разберем как написать простейшую программу на одном из самых популярных языков программирования, как ее вручную собрать и запустить.
Исторически сложилось так, что ядро Unix было написано на языке Си. Даже более того, этот язык был создан для написания ядра Unix. Поскольку ядро Linux было основано на ядре Minix (версии Unix), то оно тоже было написано на Си. Поэтому можно сказать, что основной язык программирования для Linux это Си и С++. Такая тенденция сохранялась на протяжении долгого времени.
А вообще, писать программы для Linux можно почти на любом языке начиная от Java и Python и заканчивая С# и даже Pascal. Для всех языков есть компиляторы и интерпретаторы. Писать программы на С++ сложно, а Си многими уже считается устаревшим, поэтому множество программистов используют другие языки для написания программ. Например, множество системных инструментов написаны на Python или Perl. Большинство программ от команды Linux Mint, установщик Ubuntu и некоторые скрипты apt написаны на Python. Множество скриптов, в том числе простые скрипты оптимизации написаны на Perl. Иногда для скриптов используется Ruby. Это скрипты OpenShift или, например, фреймворк Metasploit. Некоторые разработчики кроссплатформенных программ используют Java. Но основные компоненты системы написаны все же на Си.
Мы не будем рассматривать основы Си в этой статье. Си - сложный язык и вам понадобится прочитать как минимум одну книгу и много практиковаться чтобы его освоить. Мы рассмотрим как писать программы на Си в Linux, как их собирать и запускать.
Зачем учить Си:
2. Библиотеки
Естественно, что если вам необходимо вывести строку или изображение на экран, то вы не будете напрямую обращаться к видеокарте. Вы просто вызовете несколько функций, которые уже реализованы в системе и передадите им данные, которые нужно вывести на экран. Такие функции размещаются в библиотеках. Фактически, библиотеки - это наборы функций, которые используются другими программами. В них находится такой же код, как и в других программах, разница лишь в том, там необязательно присутствие функции инициализации.
Библиотеки делятся на два типа:
- Статические - они связываются с программой на этапе компиляции, они связываются и после этого все функции библиотеки доступны в программе как родные. Такие библиотеки имеют расширение.a;
- Динамические - такие библиотеки встречаются намного чаще, они загружены в оперативную память, и связываются с программной динамически. Когда программе нужна какая-либо библиотека, она просто вызывает ее по известному адресу в оперативной памяти. Это позволяет экономить память. Расширение этих библиотек - .so, которое походит от Shared Object.
Таким образом, для любой программы на Си нужно подключать библиотеки, и все программы используют какие-либо библиотеки. Также важно заметить, на каком языке бы вы не надумали писать, в конечном итоге все будет сведено к системным библиотекам Си. Например, вы пишите программу на Python, используете стандартные возможности этого языка, а сам интерпретатор уже является программой на Си/С++, которая использует системные библиотеки для доступа к основным возможностям. Поэтому важно понимать как работают программы на Си. Конечно, есть языки, вроде Go, которые сразу переводятся на ассемблер, но там используются принципы те же, что и здесь. К тому же системное программирование linux, в основном, это Си или С++.
3. Процесс сборки программы
Перед тем как мы перейдем к практике и создадим свою первую программу, нужно разобрать как происходит процесс сборки, из каких этапов он состоит.
Каждая серьезная программа состоит из множества файлов, это файлы исходников с расширением.c и заголовочные файлы с расширением.h. Такие заголовочные файлы содержат функции, которые импортируются в программу из библиотек или других файлов.с. Перед тем. как компилятор сможет собрать программу и подготовить ее к работе, ему нужно проверить действительно ли все функции реализованы, доступны ли все статические библиотеки и собрать ее в один файл. Поэтому, первым делом выполняется препроцессор, который собирает исходный файл, выполняются такие инструкции, как include для включения кода заголовочных файлов.
На следующем этапе к работе приступает компилятор, он выполняет все необходимые действия над кодом, разбирает синтаксические конструкции языка, переменные и преобразовывает все это в промежуточный код, а затем в код машинных команд, который мы можем потом посмотреть на языке ассемблера. Программа на этом этапе называется объектный модуль и она еще не готова к выполнению.
Далее к работе приступает компоновщик. Его задача связать объектный модуль со статическими библиотеками и другими объектными модулями. Для каждого исходного файла создается отдельный объектный модуль. Только теперь программа может быть запущена.
А теперь, давайте рассмотрим весь єтот процесс на практике с использованием компилятора GCC.
4. Как собрать программу
Для сборки программ в Linux используется два типа компиляторов, это . Пока что GCC более распространен, поэтому рассматривать мы будем именно его. Обычно, программа уже установлена в вашей системе, если же нет, вы можете выполнить для установки в Ubuntu:
sudo apt install gcc
Перед тем как мы перейдем к написанию и сборке программы, давайте рассмотрим синтаксис и опции компилятора:
$ gcc опции исходный_файл_1.с -o готовый_файл
С помощью опций мы говорим утилите что нужно сделать, какие библиотеки использовать, затем просто указываем исходные файлы программы. Давайте рассмотрим опции, которые будем сегодня использовать:
- -o - записать результат в файл для вывода;
- -c - создать объектный файл;
- -x - указать тип файла;
- -l - загрузить статическую библиотеку.
Собственно, это все самое основное, что нам понадобится. Теперь создадим нашу первую программу. Она будет выводить строку текста на экран и чтобы было интереснее, считать квадратный корень из числа 9. Вот исходный код:
include
#include
int main(){
printf("сайт\n");
printf("Корень: %f\n", sqrt(9));
return 0;
}
gcc -c program.c -o program.o
Это этап компиляции, если в программе нет ошибок, то он пройдет успешно. Если исходных файлов несколько, то такая команда выполняется для каждого из них. Далее выполняем линковку:
gcc -lm program.o -o program
Обратите внимание на опцию -l, с помощью нее мы указываем какие библиотеки нужно подключить, например, здесь мы подключаем библиотеку математических функций, иначе компоновщик просто не найдет где есть та или иная функция. Только после этого можно запустить программу на выполнение:
Конечно, все эти действия могут быть выполнены и с помощью различных графических сред, но выполняя все вручную, вы можете лучше понять как все работает. С помощью команды ldd вы можете посмотреть какие библиотеки использует наша программа:
Это две библиотеки загрузчика, стандартная libc и libm, которую мы подключили.
5. Автоматизация сборки
Когда мы рассматриваем программирование под Linux невозможно не отметить систему автоматизации сборки программ. Дело в том, что когда исходных файлов программы много, вы не будете вручную вводить команды для их компиляции. Можно записать их один раз, а затем использовать везде. Для этого существует утилита make и файлы Makefile. Этот файл состоит из целей и имеет такой синтаксис:
цель:
зависимости
В качестве зависимости цели может быть файл или другая цель, основная цель - all, а команда выполняет необходимые действия по сборке. Например, для нашей программы Makefile может выглядеть вот так:
program: program.o
gcc -lm program.o -o program
program.o: program.c
gcc -c program.c -o program.o
Затем вам достаточно выполнить команду make для запуска компиляции, только не забудьте удалить предыдущие временные файлы и собранную программу:
Программа снова готова и вы можете ее запустить.
Выводы
Создание программ Linux очень интересно и увлекательно. Вы сами убедитесь в этом, когда немного освоитесь в этом деле. Сложно охватить все в такой небольшой статье, но мы рассмотрели самые основы и они должны дать вам базу. В этой статье мы рассмотрели основы программирования в linux, если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях!
Курс программирования на Си под Linux:
