Компилятор языка С в linux. Примеры
Операционная система (ОС) Linux/Unix и язык C - "близненцы-братья". Вспомните, что язык программирования C был создан (Д.Ритчи, 1972 г) специально для написания ОС Unix, и с тех пор и "каноническая" ОС Unix, а также все ее клоны и подобные ей ОС пишутся на языке C. Поэтому во всех версиях Unix и Unix-подобных систем компилятор языка C в большинстве случаев входит в комплект поставки системы.
Одним из первых программных продуктов, созданных в рамках проекта GNU, также явился компилятор языка С с открытым кодом. Этот компилятор включается в поставку всех версий ОС Linux.
Таким образом, среда, в которой выполняется наш лабораторный практикум предоставляет в Ваше распоряжение 4 компилятора на выбор:
- cc - стандартный компилятор языка C;
- c++ - стандартный компилятор языка C++;
- gcc - GNU-компилятор языка C;
- g++ - GNU-компилятор языка C++.
Способы запуска и подавляющее большинство опций всех указанных компиляторов идентичны, выбор того или иного компилятора отражается только на имени команды. Мы при подготовке лабораторного практикума использовали компилятор gcc , поэтому в дальнейших примерах будем говорить именно о нем.
Компилятор языка C выполняет как собственно компиляцию - перевод исходного текста на машинный язык, результатом чего является объектный модуль, так и редактирование связей - сборку из нескольких объектных модулей (в том числе, и библиотечных) исполняемого модуля.
Файлы с исходными текстами C-программ должны иметь расширение.c , например: hello.c . Результатом компиляции является файл, содержащий объектный модуль, его имя совпадает с именем исходного модуля, а расширение - .o , например: hello.o . Для файла, содержащего исполняемый модуль стандартного расширения не существует. При компиляции программы, состоящей из единственного исходного модуля, объектный модуль автоматически удаляется после создания компилятором исполняемого модуля.
Общий формат команды вызова компилятора имеет следующий вид (компилирование в linux):
Gcc [опции] [выходной_файл] файл1 [файл2:]
Наиболее часто употребляемые опции компилятора следующие:
| -c | Подавляет фазу редактирования связей, создает объектный модуль для каждого исходного модуля из перечисленных в параметрах вызова. Выходной_файл с этой опцией не задается. Опция может применяться вместе с опцией -I |
| -o | Компиляция и редактирование связей. Cоздает объектный модуль для каждого исходного модуля из перечисленных в параметрах вызова и имеющих расширение.c . Файлы с расширением.c рассматриваются как исходные модули и компилируются; файлы, имеющие расширение.o , рассматриваются как объектные модули и подключаются при редактировании связей. Параметр выходной_файл задает имя файла исполняемого модуля. Опция может применяться вместе с опциями -L , -l , -I . |
| -L каталог | Добавить каталог в список каталогов, которые содержат объектные библиотечные модули. |
| -l библиотека | При редактировании связей подключить модули из библиотеки . |
| -I каталог | Искать включаемые (#include) файлы, имена которых не начинаются с / сначала в каталоге , а лишь затем - в стандартных каталогах для включаемых файлов. |
| -E | Выполнить обработку указанных исходных модулей только препроцессором, результат направляется в стандартный вывод. Выходной_файл с этой опцией не задается. Опция может применяться вместе с опцией -I . |
| -w | Подавить выдачу предупреждающих сообщений. |
Примеры использования компилятора:
| Компиляция исходного модуля hello.c с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод. Файл объектного модуля не создается. | |
| Компиляция исходного модуля hello.c с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод. При успешной компиляции объектный модуль записывается в файл hello.o . | |
| Редактирование связей для объектного модуля hello.o , исполняемый модуль записывается в файл hello . | |
| Создание исполняемого модуля в файле hello из объектного модуля hello.o и модуля hello1.c (последний модуль является исходным, он предварительно компилируется. | |
| gcc -o hello hello.o hello1.o -l hellolib | Создание исполняемого модуля в файле hello из объектных модулей hello.o и hello1.o c с подключением объектных модулей из библиотеки hellolib . |
| gcc -o hello hello1.с -lm | Создание исполняемого модуля в файле hello из исходного модуля hello.с с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод с подключением бибилиотеки math.h . Файл объектного модуля не создается. |
C - это достаточно "древний" язык программирования, он сформировался в начале 70-х. Не смотря на это, C - живой язык в том смысле, что он активно применяется в настоящее время. Он был придуман, использовался и используется для написания существенных частей программного кода Unix-подобных операционных систем. Также на нем пишут утилиты, компиляторы и реже прикладные программы. Поэтому C называют системным языком программирования.
Его живучесть можно объяснить тем, что принципы работы операционных систем относительно универсальны, они не подвержены тому прогрессу и разнообразию, которые можно наблюдать в среде десктопного и мобильного ПО, Web-приложений. C не является языком достаточно высокого уровня, он ближе к архитектуре компьютера. В результате программы на C получаются компактными и быстрыми.
C не поддерживает объектно-ориентированного программирования. Поддержка ООП реализована в C++. Хотя последний возник на основе языка C, он не является его "продолжением", а представляет собой отдельный язык, который можно изучать, не зная C. Однако изучение C полезно перед знакомством с его "продвинутым младшим братом", т.к. синтаксис языков похож, C не перегружает мозг начинающего программиста сверхвозможностями и приучает к пониманию сути происходящего.
Подходит ли C для первого знакомства с программированием? Если вы не обучаетесь в вузе по специальности, связанной с IT, то нет. C предполагает понимание организации и принципов работы аппаратного обеспечения, в частности – памяти. Здесь многое делается с помощью указателей, они играют ключевую роль; эта тема достаточно сложная для понимания и обычно не изучается в школе.
Конечно, с помощью C можно изучать основы программирования и не изучать при этом указатели. Однако человек будет думать, что знает C, мало зная о нем по существу. Язык C был создан разбирающимися в устройстве «железа» профессиональными программистами для написания операционной системы UNIX. Его не задумывали как язык для обучения начинающих.
Среды и компиляторы для программирования на C
Если вы пользуетесь одним из дистрибутивов GNU/Linux, вам подойдет любой текстовый редактор с подсветкой синтаксиса, также понадобятся GCC и терминал.
Существуют редакторы для программистов, включающие различные дополнения, в том числе терминал, просмотр каталогов и др. Например, Geany или Atom.
C – компилируемый язык программирования. В GNU/Linux для получения исполняемых файлов используется GCC – набор компиляторов, включающий в том числе компилятор для C. Чтобы из исходного файла (обычно таким файлам дают расширение *.с) получить исполняемый, надо выполнить в терминале команду примерно следующего вида:
gcc -o hello hello.c
Где gcc - команда, запускающая программу, выполняющую компиляцию и иные действия; -o – ключ, сообщающий, что мы вручную указываем имя исполняемого файла; hello – имя получаемого исполняемого файла; hello.c – имя файла с исходным кодом. Имя исполняемого файла можно не указывать:
gcc hello.c
В этом случае исполняемый файл будет иметь имя по умолчанию a.out.
Для Windows существует свой набор компиляторов – MinGW. Его можно использовать самостоятельно, однако он входит в состав простой среды разработки Dev-C++ , которая может оказаться хорошим выбором для обучения программированию на языках C и С++.
При сохранении выбирайте тип файла "C source files (*.c)". Компиляция и запуск программы выполняется при нажатии клавиши F9. После исполнения программа сразу закрывается и результат невозможно увидеть. Чтобы этого не происходило, прописывают две дополнительные строки: #include
"Hello World" в GNU/Linux:
#include
"Hello World" в Windows:
#include
С другой стороны, существует большое количество кроссплатформенных сред разработки. Например, Eclipse + модуль CDT, KDevelop, CLion. Последняя платна, выпускается компанией JetBrains – лидером в разработке IDE, однако имеет 30-ти дневный триальный период, чего может быть достаточно для обучения. CLion удобнее других IDE.
"Hello World" на C
На примере простейшей программы сразу отметим некоторые особенности языка программирования C.
В языке C роль основной ветки программы берет на себя функция main(). Эта функция всегда должна присутствовать в законченной программе на языке C, и исполнение программы начинается именно с нее. Однако объявленные внутри нее переменные не являются глобальными, их область видимости простирается только на main(). Тем не менее в языке программирования C почти весь программный код заключается в функции, и функция main() является главной и обязательной.
По умолчанию функция main() возвращает тип данных int, поэтому можно не указывать тип возвращаемых данных. Однако компилятор в этом случае выносит предупреждение.
Функция printf() предназначена для вывода данных. Ее назначение аналогично процедуре write() языка Pascal и функции print() в Python. Функция printf() после вывода не выполняет переход на новую строку. Поэтому для перехода используется специальный символ, который обозначается комбинацией \n. Законченные выражения на языке C разделяются точкой с запятой.
В языке C функции ввода-вывода не являются частью языка. Например, в Python нам не надо импортировать никакой модуль, чтобы пользоваться функциями print() и input(). В C же мы не можем просто вызвать функцию printf(), т.к. в самом C ее просто нет. Эту функцию, а также ряд других, можно подключить с помощью заголовочного файла stdio.h. Именно для этого в начале программы прописана строка #include
В заголовочных файлах (они оканчиваются на *.h) обычно содержаться объявления тех или иных функций. Объявление - это просто описание функции: какие параметры она принимает и что возвращает. Сам код функции (определение) находится не в заголовочном файле, а в библиотеках (других файлах), которые могут быть уже скомпилированы и расположены в системных каталогах. Перед компиляцией программы запускается препроцессор языка C. Помимо прочего он включает в начало файла программы содержимое указанных в ней заголовочных файлов.
Практическая работа
Закомментируйте 1 первую строчку кода программы HelloWorld. Попробуйте скомпилировать программу. Удалось ли получить исполняемый файл? Какое предупреждение выдал компилятор?
1 // - однострочный комментарий на языке C; /* … */ - многострочный комментарий на языке C.
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
Искренне удивляет, что в школах считается сверхсложным и даже мистическим составлять двумерные массивы в том же Pascal"e, который к слову, тоже давным давно пора заменить на более гибкий и удобный Python или JavaScript. Уважаемые преподаватели, какой должна быть мотивация ученика, если его учат на мертвом языке? Мы же для закрепления правил грамматики не учим сперва славянский, а потом русский и другие. Так какого черта?!
Учитывая модность профессии программиста и определенную романтику в головах молодых людей, навеянную голливудским кино, люди поступают в ВУЗы и сталкиются с рядом сложностей: их голова начинает резко расширяться, что неминуемо приводит сперва к усталости, а затем и к разочарованию в своем выборе. Факт остается фактом: если вы связываете себя с профессией, которая требует постоянного самосовершенствования, то начинайте это делать еще до поступления. Есть множество материалов, который помогут вам быть более подготовленными в процессе учебы и позволит найти работу по специальности уже к 3-4 курсу обучения. Шевелитесь!
На фоне таких рассуждений ко мне пришла сделать небольшой туториал по тому, как написать, скомпилировать и запустить программу на C++ в Linux без специальных средств (IDE). Такой подход сможет познакомить начинающего программиста с процессом разработки в наиболее тривиальном виде, а также с принципиально новой для него операционной системой Linux. В конце своего хабрапоста я напишу список литературы и полезные ссылки.
Начнем с того, что нам понадобится:
-Дистрибутив Linux (возьмем Ubuntu);
-Установленный компилятор g++;
-Обычный текстовый редактор (gedit);
-Терминал;
Поехали!
1. Установка Linux и необходимого софта.
Скачиваем с официального сайта ubuntu.ru образ дистрибутива Linux Ubuntu. Хотелось бы также добавить, что не рекомендую использовать Wubi. Делаем нормальную установку либо на наш жесткий диск, либо в виртуальной машине. Записываем с помощью Nero или ImgBurn образ на диск. Перезагружаемся и заходим в BIOS, где нам нужно выставить приоритет загрузки с CD/DVD - привода. Сохраняем настройки и выходим. Загружаемся с диска и устанавливаем операционную систему. (Более подробная информация будет в ссылке ниже). Текстовый редактор, терминал у нас есть по умолчанию. Для того, чтобы установить компилятор g++ открываем терминал с помощью комбинации alt+ctrl+T и вводим: sudo apt-get install g++ . Нас попросят ввести пароль, вводим, нажимаем Enter. Готово.2. Создание cpp-файла.
Открываем домашнюю папку в файловом менеджере Nautilus и параллельно открываем терминал alt+ctrl+t. В нем пишем команду touch helloworld.cpp. Команда touch создаст файл с нужным вам названием. Теперь можно свернуть терминал и сфокусироваться на Nautilus"e. Открываем наш файл и пишем самый популярный в мире код: #include
Закрываем, сохраняем.
3.Компиляция и запуск.
Снова открываем терминал и вызываем наш компилятор командой g++ -lm -o output helloworld.cpp . g++ - собственно наш компилятор, а -lm и -o это параметры-ключи, с которыми мы его запускаем. output - имея файла вывода, куда помещается результат нашей компиляции и следом за ним имя нашего cpp-файла. Нажимаем enter, если программа верна, то никаких сообщений не будет. Теперь, чтобы запустить программу введем в терминале следующее: ./output и нажмем enter. На экране выведен результат «Hello world!».Вот вы и написали свою первую программу на C++ для Linux! Поздравляю вас и желаю успехов в расностороннем и качественном обучении. Ваша компетентность в ваших руках, помните об этом.
P.S. Если хотя бы один школьник проделает то, что я написал, буду считать, что моя миссия выполнена. Всем добра!
P.S.S. Ссылки.
Загрузка...
