Linux это язык программирования

Случайные заметки

Блог продолжающего linux-оида.

пятница, октября 28, 2011

Введение в прикладное программирование под GNU/Linux

Это конспект, который я готовил для доклада на конференции, проводившейся местным университетом совместно с нашей LUG. Доклад «для самых маленьких», так что профессионалам просьба не жаловаться на поверхностность и обзорность.

Аудитория

Эта статья расчитана на два вида читателей. Во-первых, это люди, имеющие опыт программирования под MS Windows, но не имеющие такого опыта под GNU/Linux. Во-вторых, это люди, не имеющие опыта программирования вовсе. Однако, я предполагаю, что читатель в общем знаком с общепринятой в программировании терминологией, и ему не нужно объяснять, например, что такое «программа», «функция», «компилятор» или «отладка».

Средства разработки

Я буду рассматривать разработку с использованием тех средств, которые являются наиболее «родными» для GNU/Linux. К ним относятся:

Язык программирования C

Командная оболочка bash

Текстовые редакторы Vim и Emacs

Утилита для сборки проекта GNU make

Система управления версиями Git

Оконная система X11

Выбор именно этих средств не является догмой. Каждое из выше перечисленных средств может быть при желании заменено на другое. Однако, обычно под фразами наподобие «среда разработки Linux» понимается именно этот набор инструментов.

Языки программирования

Наиболее «родным» языком программирования для GNU/Linux является C. Это обусловлено следующими факторами:

GNU/Linux заимствует многие идеи (практически, идеологию) операционной системы UNIX;

Операционная система UNIX была написана на языке C (собственно, этот язык создавался именно для написания этой ОС);

Соответственно, ядро Linux и системное окружение GNU написаны тоже на C.

Ниже я буду рассматривать разработку с использованием языка C. Однако, этот выбор не является догмой. Другими популярными при разработке под GNU/Linux языками являются C++, Python, Perl. Конечно, могут использоваться и любые другие языки.

Среда разработки

В течение последних двух десятилетий очень широкое распространение получили т.н. IDE — интегрированные среды разработки. Такая среда включает в себя текстовый редактор, компилятор, отладчик, средства сборки проекта и мн.др. Такие среды есть и под GNU/Linux (наиболее популярны Eclipse, NetBeans, IDEA, KDevelop, Anjuta). Однако, история разработки под UNIX-подобные системы показывает, что IDE не являются не только единственным, но и наиболее эффективным средством разработки. Практически, правильный ответ на вопрос «какая самая лучшая IDE под GNU/Linux» — это «GNU/Linux это и есть IDE».

Часто можно встретить мнение, что большой проект без IDE разрабатывать невозможно. Это мнение легко опровергается. Первые версии UNIX писались даже не в Vim (его тогда ещё не было), а в Ed. Это так называемый «построчный» текстовый редактор, в котором вы можете редактировать за раз только одну строку текста. Весь файл на экране не отображается. В случае с UNIX по-другому и быть не могло — у разработчиков не было никаких экранов, а общение с системой осуществлялось при помощи телетайпов. Современное ядро Linux пишется в основном в редакторах Emacs и Vim.

Многие утилиты UNIX вызывают «текстовый редактор по умолчанию». Команда, запускающая текстовый редактор по умолчанию, берётся из переменной окружения $EDITOR. Некоторые утилиты смотрят сначала в переменную $VISUAL, и, лишь если она не установлена, в переменную $EDITOR. Это исторически сложившееся поведение: к старым компьютерам зачастую не было подключено никакого дисплея, а только телетайп, поэтому запускать экранный (визуальный) редактор смысла не было. В современных дистрибутивах обычно по умолчанию оказывается EDITOR=vi или EDITOR=nano. Указать использование другого редактора для одной команды можно так:

Чтобы использовать нужный редактор по умолчанию всегда, нужно добавить в файл

/.profile строчку типа

Исторически сложилось так, что «настоящими» текстовыми редакторами для программистов являются только Vim и Emacs (просто из-за того, что у них самая долгая история развития именно в качестве текстовых редакторов для программистов). Остальные редакторы находятся в положении догоняющих.

Командная оболочка

Командная оболочка (или командный интерпретатор) — это программа, принимающая команды от пользователя на некотором достаточно простом языке программирования и выполняющая их. Большинство команд запускают одноимённые программы. Отдельные команды представляют собой конструкции языка программирования оболочки.

Стандарт POSIX включает описание минимального набора возможностей, предоставляемых командной оболочкой. Реально используемые оболочки предоставляют, как правило, больше возможностей.

ОС семейств DOS и Windows заимствовали некоторые функции командной оболочки из UNIX, однако их авторы пошли на существенные упрощения, из-за чего функционал COMMAND.COM и cmd.exe получился сильно урезанным. PowerShell вполне на уровне, но работает существенно по-другому.

В рамках этой статьи я ограничусь использованием командной оболочки bash (как наиболее распространённой и используемой по умолчанию в большинстве дистрибутивов) для запуска компилятора и других средств разработки. Хороший обзор использования командной оболочки можно найти, например, в известной книге [kernigan_pike].

Документация

Все средства разработки и библиотеки в GNU/Linux обычно довольно хорошо документированы. Традиционно для документации используется специальный формат и утилита для его просмотра — man. Документация в системе делится на несколько разделов:

Команды пользователя (например, ls, gcc или man)

Источник

5 причин, по которым я люблю программировать в Linux

Linux — это отличная платформа для занятий программированием. На нашей стороне — логичность, высокая эффективность, лёгкость работы с исходным кодом.

В 2021 году Linux выглядит как никогда привлекательно. Я собираюсь написать материалы, в которых расскажу о 21 способе использования Linux. А в этой статье я хочу поговорить о том, почему так много программистов выбирают Linux.

Когда я начал пользоваться Linux, я работал в сфере кинопроизводства. Я выбрал Linux из-за того, что эта ОС замечательно поддерживала работу с мультимедийными данными. Мы выяснили, что обычные коммерческие приложения для редактирования видео не способны обрабатывать большинство тех записей, которые мы извлекали из практически любых устройств, оснащённых камерами. Тогда я не знал о том, что Linux имеет репутацию операционной системы, рассчитанной на серверы и на программистов. Чем больше задач я решал с помощью Linux, тем сильнее мне хотелось научиться управлять всеми свойствами этой ОС. В итоге я выяснил, что компьютер показывает всю свою мощь тогда, когда его пользователь способен «говорить» на его языке. Через несколько лет после перехода на Linux я уже писал скрипты для автоматического редактирования видео, для объединения аудиофайлов, для пакетного редактирования фотографий, и для решения любых задач, которые мне удавалось сформулировать, и для которых удавалось найти решение. Мне не потребовалось много времени на то, чтобы понять, почему программисты любят Linux. Но именно Linux научила меня любить программирование.

Оказалось, что Linux — это отличная платформа для программистов, и для начинающих, и для опытных. Нельзя сказать, что Linux необходима для того, чтобы писать программы. Успешные разработчики пользуются самыми разными платформами. Но у Linux есть много такого, что она может предложить разработчикам. Кое о чём из этого я и хочу рассказать.

1. Логичность Linux

Linux построена вокруг идеи автоматизации. Основные приложения Linux совершенно осознанно сделаны такими, чтобы их можно было бы, как минимум, запустить из терминала, указав дополнительные опции. А часто их можно и полностью использовать тоже из терминала. Эту идею иногда ошибочно считают чем-то вроде примитивной модели организации вычислений, так как существует распространённое (и неправильное) мнение о том, что писать программы, работающие из терминала, это значит — прилагать абсолютный минимума усилий к тому, чтобы получить работающее приложение. Это — печальный результат непонимания того, как работает программный код, но многие из нас периодически страдают таким вот непониманием. Мы думаем, что больше — это всегда лучше, поэтому приложение, содержащее 1000 строк кода должно быть в 100 раз лучше, чем приложение, содержащее 10 строк кода. Так? Но правда заключается в том, что, при прочих равных условиях, лучше выбрать приложение, отличающееся большей гибкостью, при этом то, из скольких строк кода оно состоит, значения не имеет.

В Linux решение некоей задачи вручную может занять, например, час. То же самое можно, воспользовавшись подходящими инструментами командной строки, сделать буквально за минуту, а возможно — и за меньшее время, если прибегнуть к GNU Parallel. Для того чтобы к этому привыкнуть, нужно определённым образом изменить взгляд на то, как именно работают компьютеры, нужно научиться мыслить не так, как прежде. Например, если задача заключается в том, чтобы добавить к 30 PDF-файлам обложки, можно решить, что приемлемая последовательность действий будет выглядеть так:

1. Открыть PDF-файл в редакторе.
2. Открыть файл с обложкой.
3. Присоединить PDF-файл к файлу с обложкой.
4. Сохранить полученный документ в виде нового PDF-файла.
5. Повторить эти действия при обработке остальных старых файлов (а вот новые файлы, полученные из старых, обрабатывать уже не нужно).

Эта последовательность действий вполне согласуется со здравым смыслом, и хотя в ней много неприятных повторений, она позволяет достичь цели. В Linux, правда, можно организовать работу гораздо разумнее. Процесс размышлений над этой задачей, учитывающий возможности Linux, похож на процесс размышлений над «ручным» способом решения задачи. А именно, всё начинается с поиска последовательности действий, необходимых для получения нужного результата. Проведя некоторые изыскания, можно узнать о команде pdftk-java , а потом выйти на простое решение:

После того, как удастся убедиться в работоспособности команды при обработке одного документа, надо будет вложить некоторое время в изучение утилит для обработки наборов данных. В ходе изучения можно обнаружить команду parallel :

Тут представлен подход к размышлениям над задачами, несколько отличающийся от обычного, так как «код», который мы пишем, обрабатывает данные не так, как мы привыкли. Обычно мы ограничены представлениями о последовательной ручной обработке данных. Но выход за границы старых представлений важен для того чтобы позже писать соответствующий код. А побочным полезным эффектом такого «выхода» является получение возможности писать более эффективные программы, чем раньше.

2. Возможности по управлению связями кода

Неважно, для какой платформы вы программируете, вводя в редакторе код. Всё сводится к тому, что программист плетёт сложную сеть из невидимых связей между множеством различных файлов. Практически во всех случаях, за исключением каких-то совсем уж экзотических, код, чтобы стать полноценной программой, обращается к заголовочным файлам и использует внешние библиотеки. Это происходит на всех платформах, но Linux подталкивает программиста к тому, чтобы он сам бы во всём этом разобрался, а не доверял бы заботу обо всём этом исключительно инструментам разработчика для некоей платформы.

Надо сказать, что нет ничего плохого в том, чтобы доверять инструментам разработчика решение задач по нахождению библиотек и по включению в состав программ внешних файлов. Это, наоборот, полезная возможность, наличие которой должно вызывать у программиста лишь чувство благодарности. Но если программист совершенно ничего не понимает в том, что происходит, ему будет гораздо сложнее взять управление всем этим на себя в том случае, если инструменты разработчика просто не будут знать о том, как справиться с некими проблемами.

Это имеет отношение не только к Linux, но и к другим платформам. В Linux можно писать код, который планируется запускать и в Linux, и в других операционных системах. Понимание того, как именно компилируется код, помогает программисту в достижении его целей.

Надо признать, подобным вещам нельзя научиться, просто пользуясь Linux. Можно счастливо писать код в хорошей IDE и никогда даже не задумываться о том, какая версия некоей библиотеки была установлена, или о том, где именно находятся какие-то заголовочные файлы. Но Linux ничего не скрывает от программиста. Очень просто углубиться в недра системы, найти в ней то, что нужно, и прочитать соответствующий код.

3. Удобство работы с существующим кодом

Полезно знать о том, где находятся заголовочные файлы и библиотеки, но возможность видеть их код — это ещё один пример дополнительного преимущества программирования в Linux. В Linux можно посмотреть код практически всего, о чём можно подумать (за исключением приложений, работающих на Linux, но не являющихся опенсорсными). Невозможно переоценить полезность этой особенности Linux. По мере того, как некто всё лучше и лучше осваивает программирование в целом, или разбирается с чем-то новым для себя, он может многое узнать, читая существующий код в своей Linux-системе. Многие программисты научились делать своё дело, читая опенсорсный код других людей.

При работе с системами, код которых закрыт, можно найти документацию, ориентированную на разработчиков и содержащую примеры кода. Это хорошо, документация — это важно, но это не сравнить с возможностью обнаружить именно тот функционал, который планируется реализовать, и с возможностью найти исходный код, демонстрирующий то, как это сделано в приложении, которым вы пользуетесь каждый день.

4. Прямой доступ к периферии

Я, после того, как разрабатывал на Linux программы для медиакомпаний, иногда принимаю как должное возможность доступа к периферийным устройствам. Например, при подключении к Linux-компьютеру видеокамеры можно загрузить входящие данные из /dev/video0 или из подобного устройства. Всё что нужно, можно найти в /dev , и это — всегда кратчайший путь из точки A в точку B.

А вот на других платформах это не так. Подключение к системам, находящимся за пределами ОС — это всегда лабиринт, построенный из SDK, библиотек с закрытым кодом, а иногда — и из соглашений о конфиденциальности. Ситуация, конечно, не везде одинакова, она зависит от того, для какой именно платформы пишет код программист, но другим системам сложно поспорить с простотой и предсказуемостью интерфейса Linux.

5. Хорошо продуманные абстракции

Linux, в то же время, даёт нам и разумный набор слоёв абстракции, применимых в ситуациях, когда прямой доступ к чему либо или ручное написание некоего кода может вылиться в больший объём работы, чем тот, к которому готов программист. Много удобных инструментов можно найти в Qt и Java, есть целые стеки вспомогательных технологий, вроде Pulse Audio, Pipewire и gstreamer. Linux стремится к тому, чтобы её пользователи могли бы заниматься программированием, и не скрывает этого.

Итоги

Есть гораздо больше причин того, что программировать в Linux — это удовольствие. Некоторые из них представляют собой широкомасштабные концепции, некоторые — мельчайшие детали, которые избавили меня от многих часов тяжких поисков решения неких задач. Linux — это место, в котором приятно находиться, при этом неважно — на какой именно платформе будет запускаться код, который пишут в Linux. Кем бы вы ни были — человеком который только начал осваивать дело написания программ, или опытным кодером, который ищет себе новый цифровой дом, нет лучше места для программирования, чем Linux.

Какой ОС вы пользуетесь при написании программ?

Источник