Basic Linux programming with GCC
Операционная система Linux давно занимает лидирующие позиции в программном обеспечении суперкомпьютеров, она занимает второе место в сегменте интернет-серверов и стремительно набирает популярность в корпоративном сегменте. Этому способствуют главные преимущества Linux по сравнению с коммерческими операционными системами - высокая экономическая эффективность, мобильность, гибкость, оптимальные условия для установки СУБД.
На нашем курсе «Linux (Ubuntu). Уровень 2. Программирование в Linux на C» Вы получите знания и навыки, необходимые для разработки программного обеспечения для стремительно набирающей популярность операционной системы Linux. Вы станете понимать процесс сборки ПО и специфики компилятора C из состава GCC. Вы научитесь разбираться в различиях между процессами и потоками, использовать многопоточность и ее специфики. Вы узнаете, кто такие «демоны» и в чем их отличие от прикладного программного обеспечения.
В Центре «Специалист» обучение Linux проводится на примере популярнейшего дистрибутива Ubuntu. Однако изучать Вы будете именно Linux, и после обучения в нашем Центре Вы легко сможете работать с любым дистрибутивом Linux: Debian, Mandriva, Red Hat, Mint, Alt Linux, Open SUSE, ASP Linux, МСВС и многие другие.
Программа курса соответствует требованиям профессионального стандарта «Программист».
Курс «Linux (Ubuntu). Уровень 2. Программирование в Linux на С » входит в комплексные программы подготовки системных администраторов и специалистов по безопасности Linux. Обучаясь по комплексной программе , Вы получаете скидку до 15% сразу на несколько курсов, входящих в программу. Каждая комплексная программа обучения Linux готовит к международной профессиональной сертификации
Стало ясно, что тема очень актуальная. Были учтены некоторые ошибки и вопросы, в результате было принято решение проведения второго мастер-класса. Дополненного и исправленного!
Мастер-класс программирование на си под Linux. Изучаем основное API.
Данный мастер-класс предназначен для людей, которые хотят изучить API *nix подобных ОС, в частности под Linux. Здесь будут рассмотрены особенности разработки под ОС Linux, которые включают в себя:
- Ознакомление с процессом сборки ПО и специфики компилятора C из состава GCC
- Разработка и использование разделяемых библиотек
- Отладка программ
- Изучение механизмов низкоуровнего файлового ввода-вывода
- Изучение механизмов обеспечения многозадачности и межпроцессного взаимодействия
- Применение файловых и сетевых сокетов
- Изучение и применение механизма сигналов
- Изучение процессов, потоков их различие, использование многопоточности, изучение механизмов синхронизации потоков и их проблем
- Создание демонов, изучение различия между демонами и прикладным ПО
- Изучение особенностей консольного ввода-вывода
- Применение отображаемых в память файлов и их использование
Требования к участникам мастер-класса: Знание языка си, на уровне книги Б.В. Керниган,Д.М. Ричи "ЯЗЫК С".
Стоимость данного мастер-класса будет составлять 6 000 рублей.
Место проведения - город Москва, в помещении Хакспейса Нейрон.
Даты проведения: Ориентировочно 4 июля (понедельник), по 7 июля (четверг) с 10 до 17 с перерывом на обед и перерывами на чай/кофе.
Онлайн трансляции не планируется.
Количество человек в группе: 8-10.
Запись ведётся по электронной почте [email protected] либо в комментариях к этому посту. Для записи необходимо ваше Ф.И.О. (полностью) и контактные данные (номер телефона и почта). Желательно описать цели посещения этого мастер-класса, уровень подготовки и род занятий.
Подробная программа курса:
Модуль 1. Введение
- Ознакомление со спецификой сборки ПО в GNU/Linux
- Ознакомление с консольными текстовыми редакторами (vi,nano,mcedit)
- Работа с отладчиком gdb
- Ручная и автоматическая сборка ПО (Makefile)
- Модель Клиент-Интерфейс-Сервер (КИС)
- Статическая сборка библиотек
- Совместно используемые библиотеки
- Работа с переменными окружения
- Обзор механизмов ввода-вывода в Linux (Ubuntu)
- Файловые дескрипторы
- Системные вызовы: open, close, write, read и lseek
- Типы файлов
- Индексные дескрипторы и жесткие ссылки
- Права доступа к файлу
- Файловая система proc
- Два способа прочесть содержимое директории
- Разреженные файлы и специфика их применения
- Блокировка областей файла
- Механизмы межпроцессного взаимодействия Linux (Ubuntu)
- Неименованные каналы (pipes)
- Именованные каналы (named pipes)
- Сообщения (message queue)
- Разделяемая память (shared memory)
- Семафоры (semaphores)
- Сокеты в файловом пространстве имен (UNIX-сокеты)
- Парные сокеты (pair sockets)
- Сетевые сокеты (sockets)
- Знакомство с сигналами (signals)
- Отличие сигналов от других механизмов межпроцессного взаимодействия
- Специфика обработки сигналов (signal handling)
- Модуль 6. Процессы
- Клонирование процессов — fork()
- Замена исполняемого процесса — exec()
- Зомби (zombies) — причины возникновения и способы их устранения
- Потоки и процессы
- Специфика построения многопоточных приложений (multithreading)
- Досрочное завершение потока
- Создание обработчика завершения потока
- Средства синхронизации потоков (synchronize primitives)
- Атрибуты потоков
- Отличие демона от консольной утилиты
- Специфика разработки демонов (daemons)
- Создание демона использующего сетевые сокеты
- Специфика разработки консольных приложений
- Предотвращение перенаправления вывода
- Управление терминалом
- Сокрытие пароля пользователя при аутентификации
- Управление терминалом с помощью ESC-последовательностей
- Отображение обычного файла
- Совместный доступ к файлу
- Частные отображения
- Другие применения mmap
- Специфика разработки 64-битных приложений
- Использование библиотеки ncurses
О том, как установить полноценный компилятор СИ и С++ на Windows я уже писал в статье: .
Но эти языки кросплатформенные, к тому же многие используют линукс не только как домашнюю систему, но и как рабочий инструмент. Плюс в последнее время возрос процент пользователей Linux. И многие из них хотят учиться программировать. Поэтому сегодня я расскажу вам как же установить компилятор C и C++ на систему Linux.
Если вы пользуетесь windows, но хотите попробовать Linux, то ознакомьтесь с моими статьями по виртуальной рабочей машине: .
Итак, линукс установлен, интернет подключен. Открываем консоль и прописываем команду установки компиляторов.
$sudo apt-get install gcc g++
Вот и все, компиляторы установлены. Теперь осталось проверить.
Заходим в домашнюю папку и создаем файл hello.c, открываем его и пишем простую программку:
#include main() { printf("Hello\n"); }
Затем открываем консоль и компилируем скрипт в программу:
$gcc hello.c -o hello
Все, в папке должна появиться программа hello. Теперь запустим её.
$./hello
Но программировать в простом блокноте и компилировать в консоли — это особое извращение. Нам же нужна мало-мальски нормальная IDE для программирования на С и С++ со встроенным компилятором.
Если вы читали мою статью , то вы поняли о чем идет речь. Да, мы установим Geany. Это отличная среда разработки для многих языков. Писать консольные программы в ней само удовольствие.
Открываем консоль и пишем:
$sudo apt-get install geany
Соглашаемся с установкой и ждем ее окончания. После чего запускаем программу.
Открываем в ней тот самый файл hello.c и немного модифицируем его, затем жмем на кнопку похожую на кирпич «Собрать текущий файл» и запускаем красной кнопкой «Посмотреть или запустить текущий файл». И у нас появиться консольное окно с результатом.
Средствами, традиционно используемыми для создания программ для открытых операционных систем, являются инструменты разработчика GNU. Сделаем маленькую историческую справку. Проект GNU был основан в 1984 году Ричардом Столлманом. Его необходимость была вызвана тем, что в то время сотрудничество между программистами было затруднено, так как владельцы коммерческого программного обеспечения чинили многочисленные препятствия такому сотрудничеству. Целью проекта GNU было создание комплекта программного обеспечения под единой лицензией, которая не допускала бы возможности присваивания кем-то эксклюзивных прав на это ПО. Частью этого комплекта и является набор инструментов для разработчика, которым мы будем пользоваться, и который должен входить во все дистрибутивы Linux.
Одним из этих инструментов является компилятор GCC. Первоначально эта аббревиатура расшифровывалась, как GNU C Compiler. Сейчас она означает - GNU Compiler Collection.
Создадим первую программу с помощью GCC. По сложившейся традиции первая программа будет просто выводить в консоли приветствие «Hello world!» - «Здравствуй Мир!».
Файлы с исходными кодами программ, которые мы будем создавать, это обычные текстовые файлы, и создавать их можно с помощью любого текстового редактора (например GEdit KWrite, Kate, а также более традиционные для пользователей Linux - vi и emacs). Помимо текстовых редакторов, существуют специализированные среды разработки со своими встроенными редакторами. Одним из таких средств является KDevelop. Интересно, что в нём есть встроенный редактор и встроенная консоль, расположенная прямо под редактором. Так что можно прямо в одной программе, не переключаясь между окнами, и редактировать код и давать консольные команды.
Создайте отдельный каталог hello. Это будет каталог нашего первого проекта. В нём создайте текстовый файл hello.c со следующим текстом:
#include
printf("Hello world!\n");
Затем в консоли зайдите в каталог проекта. Наберите команду
Теперь посмотрите внимательно, что произошло. В каталоге появился новый файл a.out. Это и есть исполняемый файл. Запустим его. Наберите в консоли:
Программа должна запуститься, то есть должен появиться текст:
Компилятор gcc по умолчанию присваивает всем созданным исполняемым файлам имя a.out. Если хотите назвать его по-другому, нужно к команде на компиляцию добавить флаг -o и имя, которым вы хотите его назвать. Давайте наберём такую команду:
gcc hello.c -o hello
Мы видим, что в каталоге появился исполняемый файл с названием hello. Запустим его.
Как видите, получился точно такой же исполняемый файл, только с удобным для нас названием.
Флаг -o является лишь одним из многочисленных флагов компилятора gcc. Некоторые другие флаги мы рассмотрим позднее. Чтобы просмотреть все возможные флаги, можно воспользоваться справочной системой man. Наберите в командной строке:
Перед вами предстанет справочная система по этой программе. Просмотрите, что означает каждый флаг. С некоторыми из них мы скоро встретимся. Выход из справочной системы осуществляется с помощью клавиши q.
Вы, конечно, обратили внимание, что, когда мы запускаем программу из нашего каталога разработки, мы перед названием файла набираем точку и слэш. Зачем же мы это делаем?
Дело в том, что, если мы наберём только название исполняемого файла, операционная система будет искать его в каталогах /usr/bin и /usr/local/bin, и, естественно, не найдёт. Каталоги /usr/bin и /usr/local/bin - системные каталоги размещения исполняемых программ. Первый из них предназначен для размещения стабильных версий программ, как правило,входящих в дистрибутив Linux. Второй - для программ, устанавливаемых самим пользователем (за стабильность которых никто не ручается). Такая система нужна,чтобы отделить их друг от друга. По умолчанию при сборке программы устанавливаются в каталог /usr/local/bin. Крайне нежелательно помещать что-либо лишнее в /usr/bin или удалять что-то оттуда вручную, потому что это может привести к краху системы. Там должны размещаться программы, за стабильность которых отвечают разработчики дистрибутива.
Чтобы запустить программу, находящуюся в другом месте, надо прописать полный путь к ней, например так:
/home/dima/projects/hello/hello
Или другой вариант: прописать путь относительно текущего каталога, в котором вы в данной момент находитесь в консоли. При этом одна точка означает текущий каталог, две точки - родительский. Например, команда./hello запускает программу hello, находящуюся в текущем каталоге, команда../hello - программу hello, находящуюся в родительском каталоге, команда./projects/hello/hello - программу во вложенных каталогах, находящихся внутри текущего.
Есть возможность добавлять в список системных путей к программам дополнительные каталоги. Для этого надо добавить новый путь в системную переменную PATH. Но давайте пока не будем отвлекаться от главной темы. Переменные окружения - это отдельный разговор.
Теперь рассмотрим, что же делает программа gcc. Её работа включает три этапа: обработка препроцессором, компиляция и компоновка (или линковка).
Препроцессор включает в основной файл содержимое всех заголовочных файлов, указанных в директивах #include. В заголовочных файлах обычно находятся объявления функций, используемых в программе, но не определённых в тексте программы. Их определения находятся где-то в другом месте: или в других файлах с исходным кодом или в бинарных библиотеках.
Вторая стадия - компиляция. Она заключается в превращении текста программы на языке C/C++ в набор машинных команд. Результат сохраняется в объектном файле. Разумеется, на машинах с разной архитектурой процессора двоичные файлы получаются в разных форматах, и на одной машине невозможно запустить бинарник, собранный на другой машине (разве только, если у них одинаковая архитектура процессора и одинаковые операционные системы). Вот почему программы для UNIX-подобных систем распространяются в виде исходных кодов: они должны быть доступны всем пользователям, независимо от того, у кого какой процессор и какая операционная система.
Последняя стадия - компоновка. Она заключается в связывании всех объектных файлов проекта в один, связывании вызовов функций с их определениями, и присоединением библиотечных файлов, содержащих функции, которые вызываются, но не определены в проекте. В результате формируется запускаемый файл - наша конечная цель. Если какая-то функция в программе используется, но компоновщик не найдёт место, где эта функция определена, он выдаст сообщение об ошибке, и откажется создавать исполняемый файл.
Теперь посмотрим на практике, как всё это выглядит. Напишем другую программу. Это будет примитивнейший калькулятор, способный складывать, вычитать, умножать и делить. При запуске он будет запрашивать по очереди два числа, над которыми следует произвести действие, а затем потребует ввести знак арифметического действия. Это могут быть четыре знака: «+», «-», «*», «/». После этого программа выводит результат и останавливается (возвращает нас в операционную систему, а точнее - в командный интерпретатор, из которого мы программу и вызывали).
Создадим для проекта новую папку kalkul, в ней создадим файл kalkul.c.
#include
printf(" Первоечисло: ");
scanf("%f",&num1);
printf("Второе число: ");
scanf("%f",&num2);
printf(" Оператор (+ - * /): ");
while ((op = getchar()) != EOF)
printf("%6.2f\n",num1 + num2);
else if(op == "-")
printf("%6.2f\n",num1 - num2);
else if(op == "*")
printf("%6.2f\n",num1 * num2);
else if(op == "/")
printf("Ошибка: деление на ноль!\n");
break;
printf("%6.2f\n",num1 / num2);
Итак, первым делом, как было сказано, выполняется препроцессинг. Для того, чтобы посмотреть, что на этом этапе делается, воспользуемся опцией -E. Эта опция останавливает выполнение программы на этапе обработки препроцессором. В результате получается файл исходного кода с включённым в него содержимым заголовочных файлов.
В нашем случае мы включали один заголовочный файл - stdio.h - коллекцию стандартных функций ввода-вывода. Эти функции и выводили на консоль нужный текст, а также считывали с консоли вводимые нами слова.
Введите следующую команду:
gcc -E kalkul.c -o kalkul.cpp
Полученному файлу мы дали имя kalkul.cpp. Откройте его. Обратите внимание на то, что он весьма длинный. Это потому что в него вошёл весь код заголовочного файла stdio.h. Кроме того, препроцессор сюда добавил некоторые теги, указывающие компилятору способ связи с объявленными функциями. Основной текст нашей программы виден только в самом низу.
Можете заодно посмотреть, какие ещё функции объявлены в заголовочном файле stdio.h. Если вам захочется получить информацию о какой-нибудь функции, можно поинтересоваться о ней во встроенном руководстве man. Например, если вам вдруг захочется узнать, что же делает таинственная функция fopen, можно набрать:
Много информации также есть в справочной системе info.
Можно поинтересоваться и всем заголовочным файлом сразу.
Посмотрим теперь следующий этап. Создадим объектный файл. Объектный файл представляет собой «дословный» перевод нашего программного кода на машинный язык, пока без связи вызываемых функций с их определениями. Для формирования объектного файла служит опция -c.
Название получаемого файла можно не указывать, так как компилятор просто берёт название исходного и меняет расширение.c на.o (указать можно, если нам захочется назвать его по-другому).
Если мы создаём объектный файл из исходника, уже обработанного препроцессором (например, такого, какой мы получили выше), то мы должны обязательно указать явно, что компилируемый файл является файлом исходного кода, обработанный препроцессором, и имеющий теги препроцессора. В противном случае он будет обрабатываться, как обычный файл C++, без учёта тегов препроцессора, а значит связь с объявленными функциями не будет устанавливаться. Для явного указания на язык и формат обрабатываемого файла служит опция -x. Файл C++, обработанный препроцессором обозначается cpp-output.
gcc -x cpp-output -c kalkul.cpp
Наконец, последний этап - компоновка. Получаем из объектного файла исполняемый.
gcc kalkul.o -o kalkul
Можно его запускать.
Вы спросите: «Зачем вся эта возня с промежуточными этапами? Не лучше ли просто один раз скомандовать gcc kalkul.c -o kalkul?»
Дело в том, что настоящие программы очень редко состоят из одного файла. Как правило исходных файлов несколько, и они объединены в проект. И в некоторых исключительных случаях программу приходится компоновать из нескольких частей, написанных на разных языка. В этом случае приходится запускать компиляторы разных языков, чтобы каждый получил объектный файл из своего исходника, а затем уже эти полученные объектные файлы компоновать в исполняемую программу.
Дмитрий Пантелеичев (dimanix2006 at rambler dot ru) - Знакомство с компилятором GCC
Загрузка...