Программирование под линукс для чайников

Предполагается, что читатель этой книги должен иметь хотя бы начальные пользовательские навыки при работе с GNU/Linux (умение вводить команды в оболочку и знать основы операционной системы), а также знать язык C хотя бы на начальном уровне. Я посчитал бессмысленным писать еще одну книгу по языку C. Если вы знаете язык C на уровне книги Кернигана и Ритчи «Язык программирования Си», то у вас не будет проблем с изучением материала этой книги.

Если вы знаете язык C++, но не знаете C, ничего страшного. Эти два языка хотя и разные по своей сути, но имеют одну и ту же синтаксическую основу. C++-программисту не надо обладать феноменальной сообразительностью, чтобы разобраться в программе, написанной на C.

Большая часть материала этой книги относится и к другим современным Unix-подобным операционным системам (FreeBSD, например). Если вы еще не знаете Linux, то больших проблем не будет.

1.2. Условные обозначения

В книге используется достаточно мало условных обозначений. Листинги программ, а также вырезки из листингов и содержимое конфигурационных или иных файлов выделяются синим цветом:

Примеры команд, вводимых в оболочку выделяются оранжевым цветом и начинаются с символа $ (приглашение командной строки). Вывод команд выделяется жирным шрифтом:

Примеры команд, вводимых от имени суперпользователя (root) выделяются так же, как и обычные команды, только в качестве приглашения командной строки используется символ #

Некоторые вещи в основном тексте, на которые я хотел бы обратить ваше внимание, будут выделяться жирным шрифтом. Некоторые термины, которые следует запомнить, будут выделяться курсивом. Кроме того, жирным шрифтом могут быть отделены от основного текста имена файлов, имена функций и т. п.

1.3. Что нужно иметь

То, что нам нужно иметь, называют инструментарием. Инструментарий программиста зависит от того, какие программы и на каких языках он будет писать. Наш инструментарий будет состоять из: 1) Операционной системы Linux (GNU/Linux) с текстовым редактором; 2) Компилятора с линковщиком; 3) Дополнительных утилит. Ну и конечно же из терпения и усердия.

Для начала нужно иметь Linux (здесь правильнее будет сказать GNU/Linux). Подойдет практически любой современный дистрибутив. Посмотрите, какая версия ядра Linux у вас используется. Наберите в оболочке следующую команду: У меня ядро версии 2.6.10. У вас, скорее всего, будет что-то другое. Дистрибутивы, построенные на ядрах версий 2.4.x и 2.6.x достаточно современные для того, чтобы воспроизвести все примеры в этой книге. Версии 2.0.x и 2.2.x также могут использоваться, но некоторые возможности, описанные в этой книге в этих ядрах не реализованы.

Следующий шаг — компилятор. Мы будем использовать компилятор gcc (не обсуждается!). Практически все дистрибутивы Linux поставляются вместе с компилятором языка C. Вопросы о том, какие программы установлены, как устанавливать недостающие программы выходят за рамки этой книги. Поэтому не буду объяснять, как проверить присутствие в системе компилятора. На начальном этапе обучения версия компилятора не имеет значения. Если у вас есть компилятор gcc, то и линковщик (о том, что это такое, будет рассказано позже) тоже есть (вероятность 99%).

Многие программисты используют различные оболочки для программирования (KDevelop, Glade и прочие). Мы откажемся от этого подхода по двум причинам: 1) это претит идеологии Unix; 2) за всеми этими средами разработки стоят те самые утилиты, которые мы будем использовать непосредственно. Нам на начальном этапе потребуется лишь утилита make.

И, наконец, немаловажная деталь. Текстовый редактор. Здесь на вкус и цвет товарища нет. В мире Unix-систем есть два лагеря: любители Vi и любители Emacs. В настоящее время написано много клонов редактора Vi (Vim, Elvis, GVim) и много клонов (а точнее — расширений) редактора Emacs. И для Vi и для Emacs существуют как консольные так и графические версии. Нет смысла обсуждать преимущества и недостатки этих двух «гигантов». Вам придется самостоятельно выбрать наиболее удобный для вас текстовый редактор. Возможно вам не понравится ни один из них и вы будете использовать что-нибудь наподобие kate или nedit или pico. Между прочим, редактор Pico открывает свой третий лагерь поклонников. Этот редактор, изначально разработанный в Вашингтонском университете для почтовика pine, а затем ставший самостоятельным редактором, уверенно набирает силу в сообществе Unix. Если вы полный аскет, можете попробовать редактор ed (red), который мало напоминает текстовый редактор в современном понимании. Опять же повторюсь, выбор за вами. Я использую консольную версию редактора Vim, но с большим уважением отношусь и к Emacs. Очень важно попробовать оба редактора «в полную силу», а не просто «взглянуть». Только опытный пользователь сможет за видимой неуклюжестью ощутить мощь и удобство. Это одна из важнейших граней идеологии Unix.

Подавляющую часть работы мы будем проводить в командной строке. «Командная строка» — общий термин, подразумевающий собой сочетание терминальной программы и командной оболочки. Терминальная программа (или программа эмуляции терминала), это то, что вы видите на экране, когда работаете с командной строкой. Терминальная программа позволяет пользователю вводить команды и видеть результаты их выполнения. Программа konsole в KDE, например, является терминальной программой. Под терминальной программой запускается командная оболочка (командный интерпретатор или просто shell). Командная оболочка через интерфейс терминальной программы общается с пользователем и выполняет всю основную работу. Bash, Csh, Ksh — это все командные оболочки или, как их еще называют, командные интерпретаторы. В Linux я рекомендую использовать оболочку Bash (Bourne Again SHell). Однако не произойдет ничего страшного, если вы будете использовать другую командную оболочку, например C-Shell (csh), у которой достаточно своих поклонников. Как вы позже узнаете, любая командная оболочка — это не просто исполнитель команд, но и полноценный интерпретатор собственного языка программирования. Чтобы узнать, какая оболочка запущена под терминальной программой, просто наберите команду ps. В одной из строк (скорее всего — в первой) будет написана ваша командная оболочка: В моем случае это bash.

1.4. Обратная связь

Если вы заметили ошибки/опечатки. Или если что-то в этой книге плохо описано, сообщайте об этом по адресу zlp@lindevel.ru или форуме на сайте Lindevel.Ru (http://www.lindevel.ru).

Книга распространяется на условиях GNU Free Documentation License. В соответствии с условиями этой лицензии вы можете свободно скачивать и распространять книгу без каких-либо разрешений, но не нарушая и не изменяя условий Лицензии. Если вы хотите поместить копию книги на своем Интернет-ресурсе или просто распечатать — делайте это свободно, как завещал великий Столлман!

Вы также можете вносить самостоятельные изменения в эту книгу. В этом случае я просто прошу сообщать мне об этом.

Источник

Осваиваем Linux за три недели

Идея вводного курса по работе с Linux возникла у нас с коллегами довольно давно. Я с 2011 года занимаюсь биоинформатикой в Лаборатории алгоритмической биологии СПбАУ РАН (тут и тут мой напарник писал про то, чем мы занимаемся). Сразу нужно сказать, что работа биоинформатика без Linux практически невозможна, поскольку большинство биоинформатических программ созданы именно под эту операционную систему и работают только на ней.

В силу того, что это область на стыке наук, мы постоянно общаемся с биологами. Биологам же сейчас приходится работать с очень большими объемами данных, поэтому умение использовать Linux, оптимальную для подобных задач операционную систему, становится необходимым навыком. На самом деле, речь не только об умении обращаться с Linux, а в целом о компьютерной грамотности: какие существуют правила работы на сервере, как загружать и эффективно хранить файлы с данными, какие программы запускать для их обработки и как это сделать и т.д. — все те вещи, которые как упрощают и ускоряют вашу работу, так и значительно облегчают совместную деятельность с коллегам. Несмотря на то, что разобраться с Linux можно и самостоятельно, почитав умные книжки и сайты, для людей из не технической среды это часто вызывает определенные сложности и многие сдаются на начальных этапах освоения этой ОС (например, на знакомстве с командной строкой).

На основе нашего опыта я и мой коллега Андрей Пржибельский (@andrewprzh) изначально собирались провести несколько занятий для биологов по компьютерной грамотности. А потом эта идея выросла в трехнедельный открытый онлайн-курс (MOOC) Института биоинформатики на русском языке, который позже был сужен до именно введения в Linux, как отправной точки, — поскольку вместить все в три недели оказалось очень и очень трудно. Курс уже начался и оказался достаточно популярен (на данный момент на него записалось более пяти тысяч человек), но первый дедлайн по заданиям — 24 ноября, поэтому еще можно присоединиться без потери баллов или просто изучать курс в свободном режиме (все материалы останутся открытыми).

Про саму подготовку первого в нашей жизни онлайн-курса, если сообществу интересно, мы напишем отдельный пост — это совсем не так просто и быстро, как может показаться на первый взгляд.

Но сначала хотелось бы остановиться на ответах на вопросы, которые нам задавали чаще всего. При подготовке курса мы общались с самыми разными людьми и столкнулись с тем, что многие совсем не понимают, где используется Linux, и не догадывались, что система может быть им полезна. Итак:

Зачем сейчас нужно уметь обращаться с Linux?

Многие не замечают, но Linux уже вокруг нас. Все Android устройства работают на Linux, большинства серверов в Интернете также используют эту операционную систему и есть множество других примеров. Конечно, можно продолжать пользоваться всеми этими вещами и не зная Linux, но освоив основы этой системы, можно лучше понять поведение окружающих вас вещей. Кроме того, при работе с большим объемом данных, Linux просто необходим, ведь большинство сложных вычислений над огромными массивами данных выполняются именно на компьютерах под управлением Linux. И это не случайный выбор: большинство вычислительных задач выполняются на Linux гораздо быстрее, чем на Windows или Mac OS X.

Как Linux связан с освоением других дисциплин?

Огромная доля научного ПО, особенно программ для обработки больших данных (например, в области биоинформатики) разработана специально под Linux. Это значит, что эти приложения просто не могут быть запущены под Windows или Mac OS X. Так что если вы не умеете работать в Linux, то автоматически лишаетесь возможности использовать самые современные научные наработки. Кроме того, изучая Linux, вы лучше понимаете как работает компьютер, ведь вы сможете отдавать ему команды практически напрямую.

Почему для этого нужен отдельный курс?

У Linux очень много возможностей, которые полезно знать и, конечно же, уметь ими воспользоваться в нужный момент. К счастью, современные версии Linux гораздо более дружелюбны к пользователям, чем их собратья еще 5-6 лет назад. Сейчас можно не мучиться часами и даже ~~днями~~ ночами после установки системы, чтобы настроить себе выход в Интернет, печать на принтере, раскладки клавиатуры и так далее. Любой желающий сможет начать использовать Linux так же, как он использовал Windows или Mac OS X уже после минимального знакомства с этой системой, которое будет исчисляться минутами. Однако возможности Linux гораздо шире «повседневного» использования. Рассказать обо всей функциональности Linux просто невозможно даже за трехнедельный курс. Однако мы стараемся научить слушателей использовать большинство базовых возможностей Linux, а самое главное, надеемся, что прошедшие курс смогут успешно продолжить освоение Linux самостоятельно.

Что в Linux интересного?

Для нас Linux похож на очень интересную книгу, которую вы прочитали и с удовольствием рекомендуете своим друзьям и даже чувствуете зависть от того, что у них знакомство с этим произведением еще впереди. Единственная разница в том, что хоть мы и знакомы с Linux уже почти по 10 лет, не можем сказать, что «прочитали» его целиком. В нем постоянно можно найти что-то новое для себя, узнать что многие вещи, которые ты привык делать одним способом, можно сделать совершенно по-другому — гораздо проще и быстрее.

Чем больше знакомишься с Linux, тем он становится интереснее. И от первоначального желания «поскорее бы выключить и перезагрузиться в родную и знакомую Windows (Mac OS X)» вы вскоре переходите в состояние «хм, а тут не так и плохо» и еще немного позже в «как я вообще мог работать в этой Windows?!». А еще изучая Linux вы порою можете почувствовать себя немного хакером или героем фильма про программистов =)

Наш курс состоит из краткого обзора основных возможностей Linux, однако для начинающих пользователей этого должно быть вполне достаточно, чтобы заинтересоваться Linux и немного погрузиться в его философию. Например, большую часть курса мы будем проводить за работой в терминале, так что у новичков должно возникнуть и привыкание и понимание преимуществ такого подхода к управлению компьютером. Для более продвинутых пользователей могут представлять интерес отдельные занятия курса — например, про работу с удаленным сервером или программирование на языке bash. Полная программа онлайн-курса доступна здесь.

Как проверять решение задач на курсе по Linux? Это вообще возможно?

Ответ на этот вопрос был нетривиальным — мы долго думали, как проверять задания (например, что пользователь установил Linux себе на компьютер или отредактировал файл в определенном редакторе) и как придумать интересные задачи, чтобы действительно показать реальную работу с Linux. Для каких-то тем получились довольно любопытные подходы. Например, специально для курса был добавлен новый тип задач на платформе Stepic — подключение к удалённому серверу (и открытие «терминала») прямо в окне браузера — по отзывам первых пользователей, им понравилось. Конечно, в первый раз не обошлось без шероховатостей, но, в целом, всё работает довольно хорошо. Про техническую сторону этого вопроса скоро появится отдельный пост от разработчиков. Пример такого задания (для просмотра вживую можно записаться на курс):

Нужно сказать, что не все пользователи воспринимали задачи с юмором. Например, мы проверяли навык установки программ на Linux на примере программы VLC. Нужно было установить ее в свою систему одним из рассказанных способов, потом открыть справку о программе, найти фамилию первого автора и ввести ее в форму для проверки. Каких только комментариев мы не наслушались про это задание 🙂 А ошибались люди в основном в том, что вводили имя и фамилию, или только имя, или часть фамилии (а она там двойная, через дефис!). В общем, если решитесь проходить курс, то читайте условия задач внимательнее и это сэкономит много времени и нервов! Правда с тем же автором было замечание и по делу, оказалось что в старых версиях VLC он идет аж на 14 месте, так что добавили в проверку еще одного автора, который первый среди «старого» списка (и, кстати, третий в «новом»).

А почему всё-таки Linux так хорош?

Вопрос, конечно, неоднозначный. На мой взгляд одним из ключевых преимуществ Linux перед Windows или Mac OS X является то, что эта операционная система разрабатывается огромным сообществом программистов по всему миру, а не в двух, пусть и очень больших компаниях (Microsoft и Apple). Исходный код этой системы открыт, и каждый может познакомится с внутренним устройством Linux или поучаствовать в его развитии. Разработчики развивают его не только для пользователей-покупателей, но и для самих себя, с чем и связан такой большой прогресс в развитии и многие другие его преимущества. В качестве «бонусов» для обычных пользователей: Linux бесплатный, на Linux практически нет вирусов (а сами разработчики вирусов зачастую сидят под Linux!), существую огромное число версий этой системы и каждый может выбрать понравившуюся именно ему!

И напоследок хотелось бы рассказать о своем первом знакомстве с Linux именно в рабочем процессе (до этого был еще отдельный курс по учебе, но из него я не очень много вынес, к сожалению). Этот случай меня так впечатлил, что помню его до сих пор. Когда я работал на кафедре в Политехе на 3-ем курсе мне понадобилось запускать одну программу для обработки данных. Программа была написана на С++, а работали мы тогда в Windows XP. Запусков нужно было сделать много, были они довольно однотипные и занимали обычно пару минут. За это время ничего другого сделать на компьютере было нельзя — он полностью «подвисал», так что можно было поболтать с другими сотрудниками или просто прогуляться по кабинету. Примерно через пару недель таких запусков, мой научный руководитель посоветовал попробовать мне сделать всё тоже самое, но не в Windows, а в Linux. Я тогда подумал «ну какая разница», но так руководителя уважал, то программу перекомпилировал и его совет исполнил. Какового же было моё удивление, когда я запустил ту же самую программу на тех же самых данных и получил результат (естественно, точно такой же) за несколько секунд! Я даже со стула встать не успел, не то что прогуляться…

Кстати, помимо нашего русскоязычного онлайн-курса по Linux, существует хороший англоязычный вводный курс от Linux Foundation, про который уже писали на хабре. Судя по сайту, он снова начнется 5 января 2015.

Если вы знаете ещё интересные онлайн-курсы или обучающие материалы по азам Linux, будем рады увидеть ссылки на них в комментариях.

Источник