Какие языки программирования для линукса

Программирование под Linux

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.

1. На чем пишут программы?

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.

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 Gcc и Clang. 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:

int main() <
printf(«losst.ru\n»);
printf(«Корень: %f\n», sqrt(9));
return 0;
>

Я специально добавил функцию корня чтобы показать как работать с библиотеками. Сначала нужно собрать объектный файл. Перейдите в папку с исходниками и выполните:

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
команда

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:

Источник

Изучите необходимый минимум Linux, чтобы быть продуктивным

Разные операционные системы длительное время обслуживают различные аудитории: Windows — бизнес-профессионалов, Mac — творческих, а Linux — разработчиков. Разработчикам ОС такой тип рыночного спектра сильно упростил концепцию продукта, технические требования, пользовательский опыт и направление рынка. Однако, он также ужесточил нормы рабочего пространства, что деформировало отдельных пользователей под узкие, непересекающиеся области: у бизнесменов нет возможности заглянуть в творческий процесс, а у разработчиков нет представления о проблемах бизнеса.

В реальности знания и опыт — динамичны, они охватывают несколько дисциплин и сфер деятельности. Представление о том, что «можно иметь способности только к чему-то одному» — это не руководство к овладению мастерством, а попытка справиться с преждевременной оптимизацией. Узнать о том, в чём вы хорошо разбираетесь можно только когда вы попробовали себя в нескольких разных вопросах. И может оказаться, что у вас есть способности ко многим видам деятельности.

Для современных бизнес-аналитиков особенно актуален вопрос ликвидации пробела между бизнесом и разработкой. Бизнес-аналитики должны быть двухплатформенными, способными использовать командную строку, доступную только на Linux (или в macOS), но при этом уметь извлекать широкие возможности из Microsoft Office в Windows. Очевидно, что мир Linux пугает тех, у кого образование в сфере бизнеса. К счастью, как и в большем количестве вопросов, вам необходимо изучить 20% информации, чтобы выполнить 80% работы. Вот мои 20%.

Почему современные бизнес-аналитики должны знать Linux

Благодаря своим open source корням, Linux выиграл от вкладов тысяч разработчиков за всё время его существования. Они построили программы и утилиты, чтобы упростить работу не только себе, но и тем программистам, которые последовали за ними. В результате open source разработка создала эффект сетевой выгоды: чем больше разработчики строили утилиты на оригинальной платформе, тем больше других разработчиков могло влиять на эти утилиты, чтобы писать собственные программы.

В результате получился огромный пакет программ и утилит (то есть софт), который был написан на Linux и под Linux. Большая часть его никогда не портировалась в Windows. Один из примеров — популярная система контроля версий (VCS), которая называется git. Разработчики могли написать софт под Windows, но они этого не сделали. Они написали его для работы в командной строке, для Linux, потому что Linux — экосистема, в которой уже были все необходимые инструменты.

Если вдаваться в подробности, разработка на Windows ведёт к двум основным проблемам:

1. Базовые задачи, вроде парсинга файлов, рабочего планирования и поиска текста используются чаще, чем запуск утилиты командной строки.
2. Языки программирования (Python, C++) и связанные с ними библиотеки выкидывают ошибки, потому что они ожидают конкретных параметров Linux или специфических локаций файловой системы.

Если собрать всё вместе, это выльется в трату времени на переписывание базовых инструментов, которые уже доступны в Linux, они позволят избежать ошибок совместимости с ОС. Тут нет никаких сюрпризов — экосистема Windows просто не была задумана и спроектирована под нужды разработки софта.

Теперь давайте рассмотрим базовые идеи Linux.

Фундаментальная единица Linux: «оболочка»

Shell (оболочка, также известная как терминал, консоль или командная строка) — это текстовый интерфейс пользователя, через который команды отправляются машине. На Linux, по-умолчанию, язык оболочки называется bash. В отличие от Windows-пользователей, которые в своём большинстве используют навигацию «навести-кликнуть» по окну, Linux-разработчики привязаны к клавиатуре и пишут команды в оболочке. Хоть этот переход далёк от естественного для тех, у кого нет бэкграунда в программировании, плюсы разработки в Linux сильно перевешивают изначальное вложение в обучение.

Изучаем несколько важных концептов

В сравнении с достаточно зрелым языком программирования, bash имеет всего несколько основных концептов, которые необходимо выучить. Как только вы охватите это, остаток bash — простое запоминание. Я переформулирую понятней: хорошо разбираться в bash значит запомнить 20-30 команд и их часто используемые аргументы.

Linux кажется непроницаемым для тех, кто не касается разработки, из-за способа, которым разработчики (не напрягаясь) извергают эзотерические команды терминала, когда им захочется. Правда в том, что они хорошо знают только несколько десятков команд — за всем более сложным они так же (как и все смертные) обращаются в Google.

Опуская мелкие загвоздки, стоящие на пути, вот главные концепты в bash.

Командный синтаксис

Команды соответствуют синтаксису:

Например, в ‘grep -inr’, grep — это команда (для поиска текстовой строки) и -inr это флаги/аргументы, которые меняют то, что grep выполняет по умолчанию. Единственный способ понять, что это значит, поискать что-то о них через Google или просто ввести ‘man grep’. Я рекомендую выучить команды и их самые используемые аргументы: слишком обременительно помнить, что делает каждый флаг.

Псевдонимы директорий

• Текущая директория (где я?): .
• Родительская директория текущей директории: ..
• Домашняя директория пользователя:

Корень файловой системы (или родитель всех родителей): /

Например, чтобы поменять текущую директорию на родительскую директорию нужно ввести: cd ..

Таким же способом, чтобы скопировать файл, расположенный в «/path/to/file.txt» в текущую директорию, нужно ввести cp /path/to/file.txt . (заметьте, что в конце команды точка). Поскольку это всего лишь псевдонимы, вместо них может использоваться реальное имя пути.

Полезная информация

У нас есть курс по операционным системам. Зарегистрированные пользователи могут пройти его бесплатно. Другие бесплатные курсы можно найти по ссылке.

STDIN / STDOUT

Всё, что вы пишите в окне и подтверждаете (с помощью ENTER), называется стандартным вводом (STDIN).

Всё, что программа выводит в ответе в терминал (например текст из файла), называется стандартным выводом (STDOUT)

Конвейер (piping)

Pipe принимает STDOUT от команды слева от pipe и превращает его в STDIN для команды справа от pipe.

пример: echo ‘test text’ | wc -l

Символ «больше» принимает STDOUT от команды слева и записывает/перезаписывает в новый файл справа

пример: ls > tmp.txt

Два символа «больше» принимают STDOUT от команды слева и добавляют к новому или существующему файлу справа.

пример: date >> tmp.txt

Шаблоны поиска (wildcards)

Можете представить это как символ % в SQL. Например, можно написать WHERE first_name LIKE ‘John%’ , чтобы найти любые позиции, где данные начинаются с имени John.

В bash можно написать John* . Если вы хотите вывести список всех файлов в какой-то папке, заканчивающихся на «.json», пишете : ls *.json

Завершение с помощью tab

Bash часто завершает команды сам, по определённой логике, если вы начинаете вводить команду и нажимаете TAB.

Однако, стоит попробовать что-то вроде zsh или fish для автозаполнения, потому что запоминать команды и все их параметры очень сложно. Более того, эти инструменты применят автозаполнение, основываясь на вашей истории используемых команд.

Выход

Иногда вы застреваете в какой-нибудь программе и не можете оттуда выйти. Это очень часто повторяющееся событие для новичков в Linux, которое невероятно демотивирует. Часто выход происходит с помощью чего-то, содержащего q. Хорошо бы запомнить то, что будет написано ниже и использовать, когда вы в ловушке.

Что я помню из команд bash

Это те команды, которые я использую чаще всего в Linux (начиная от самых часто используемых к самым редко используемым). Как я уже писал раньше, знание всего горстки команд поможет выполнять большой набор необходимых программируемых задач.

• cd изменить директорию
• ls -lha вывести директорию в виде списка (подробного)
• vim или nano редактор командной строки
• touch создать новый пустой файл
• cp -R скопировать файл или директорию (и всё их содержимое)
• mv переместить или переименовать файл
• rm удалить файл
• rm -rf удалить файл или папку без возможности восстановления [использовать аккуратно!]
• pwd вывести текущую рабочую директорию
• cat или less или tail или head -n10 вывести в STDOUT содержимое файла
• mkdir создать пустую директорию
• grep -inr найти строку в любом файле этой директории или дочерних директориях

column -s, -t отобразить разделенный запятыми файл в виде столбцов

ssh @ соединиться с удалённой машиной

tree -LhaC 3 показать структуру директории на 3 уровнями вглубь (с размерами файлов и включая скрытые директории)

htop (или top ) диспетчер задач

pip install —user пакетный менеджер Python для установки пакетов в

pushd . ; popd ; dirs; cd — push/pop/view директорию в стек + изменить обратно на последнюю директорию

sed -i «s///g» заменить строку в файле

find . -type f -name ‘*.txt’ -exec sed -i «s///g» <> \; заменить строку для каждого файла в этой и дочерней папках с именем типа *.txt

tmux new -s session, tmux attach -t session создать новую сессию терминала без создания нового окна [продвинутый уровень]

wget загрузить веб-страницу или веб-ресурс

curl -X POST -d «» http://www.google.com отправить HTTP-запрос на веб-сервер

find вывести список всего содержимого директории и её дочерних директорий рекурсивно

Читайте также

Продвинутые и не часто используемые команды

Я считаю хорошей практикой хранить список команд, которые полезны в определённых ситуациях, даже если подобные ситуации случаются редко (например, какой процесс блокирует конкретный сетевой порт). Вот несколько нестандартных команд, которые у меня всегда под рукой:

• lsof -i :8080 вывести список дескрипторов открытых файлов ( -i — флаг для сетевых интерфейсов)
• netstat | head -n20 вывести список открытых интернет/UNIX сокетов и связанной с ними информации
• dstat -a транслировать текущий диск, сеть, активность CPU и другое
• nslookup найти hostname для удалённого IP-адреса
• strace -f -e отследить системные вызовы программы ( -e — флаг для фильтрования конкретных системных вызовов)
• ps aux | head -n20 вывести текущие активные процессы
• file проверить тип файла (например исполняемый, бинарный, текстовый файл с кодировкой ASCII)
• uname -a информация о ядре ОС
• lsb_release -a информация об ОС
• hostname проверить hostname текущего компьютера (например, название, чтобы другие компьютеры могли иметь доступ к вашему)
• pstree визуализировать форки процессов
• time исполнить команду и составить статистику о том, сколько времени потребовалось на исполнение
• CTRL + z ; bg; jobs; fg отправить процесс в текущий tty в background и обратно на передний план
• cat file.txt | xargs -n1 | sort | uniq -c посчитать количество уникальных слов в файле
• wc -l количество строк в файле
• du -ha показать размер на диске для директорий и их содержимого
• zcat вывести содержимое заархивированного текстового файла
• scp скопировать файл с удалённого на локальный сервер или наоборот
• man показать инструкцию, (т.е. документацию) для команды (но скорее всего легче использовать Google)

Никогда не останавливайтесь:

В программировании говорят, что нужно постоянно учиться даже для того, чтобы просто находиться на месте. Развивайтесь с нами — на Хекслете есть сотни курсов по разработке на разных языках и технологиях

С нуля до разработчика. Возвращаем деньги, если не удалось найти работу.

Источник