Программирование на си в ubuntu. Введение в язык программирования C

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

Помню, когда я только начинал программировать, у меня возник вопрос: «Как скомпилировать программу на C в Ubuntu?» Для новичков это не легкая задача, как может показаться на первый взгляд.

Мой путь изучения C начался с бестселлера «Брайан Керниган, Деннис Ритчи, Язык программирования C, 2-е издание» . Там рассказывается как скомпилировать программу в операционной системе Unix, но этот способ не работает в Linux. Авторы книги выкрутились, написав следующее:

В других системах это процедура будет отличаться. Обратитесь к справочнику или специалисту за подробностями.

Побуду специалистом:) и расскажу в данной статье, как скомпилировать первые программы на C и заодно на C++ в терминале Ubuntu.

Текстовый редактор gedit

Для написания первых программ подойдет обычный, используемый по умолчанию в Ubuntu, текстовый редактор с подсветкой синтаксиса — gedit.

Рис. 1. Запуск текстового редактора.

Первой программой по традиции является «Hello, World!» , выводящее приветствие на экран:

#include int main(int argc, char **argv) { puts("Hello, world!"); return 0; }
Печатаем или копируем текст программы в gedit и сохраняем в файл Hello.c , например, на рабочий стол. Не самое лучше место для сохранения, но это позволит рассмотреть случай, когда в имени директории содержится пробел.

Рис. 2. Программа hello, World.

Компиляция программы на C

Теперь запускаем терминал, можно через Dash, а можно с помощью горячих клавиш + + . Здесь в начале установим инструменты сборки, куда входят необходимые компиляторы gcc для языка C и g++ для языка C++:

Sudo apt install build-essential
Для установки требуется ввести пароль, при вводе которого может сложиться впечатление, что ничего не происходит, но на самом деле терминал просто в целях безопасности не отображает символы.

Далее в терминале нам необходимо перейти в директорию, куда сохранили файл с текстом программы. Перемещение выполняется командой cd (англ. change directory — изменить каталог). Чтобы воспользоваться командой в начале пишется cd , затем через пробел путь, куда нужно перейти.

Для перехода на рабочий стол, команда будет следующей:

Cd ~/Рабочий\ стол
Обратите внимание на символ обратной косой черты \ в имени директории Рабочий стол. Обратная косая экранирует пробел, и сообщает команде cd , что пробел и следующие за ним символы являются частью имени. Символ ~ в начале пути обозначает путь до домашней папки пользователя.

Для просмотра содержимого директории применяется команда ls (сокращение от англ. list).

Команда компиляции для программы на C выглядит следующим образом:

Gcc -Wall -o hello hello.c
где:

gcc — компилятор для языка программирования C;
-Wall — ключ вывода всех предупреждений компилятора;
-o hello — с помощью ключа -o указывается имя выходного файла;
hello.c — имя нашего исходного файла, который компилируем.

Выполнив команду ls , увидим, что появилась наша скомпилированная программа hello , отмеченная цветом, обозначающим исполняемые программы.

В завершение запустим hello , вводом имени программы с префиксом./ :

./hello
Префикс./ сообщает терминалу о необходимости выполнить программу с заданным именем в текущем каталоге. (Точка — это условное название текущего каталога.)

Компиляция программы на С++

Программы на C++ компилируются аналогично, как и программы на C. «Hello, World!» на C++ можно написать так:

#include int main(int argc, char **argv) { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; return 0; }
Сохраняем текст программы в файл под именем hello2.cpp . Таким образом, команда компилирования будет иметь вид:

G++ -Wall -o hello2 hello2.cpp
Для запуска результата вводим в терминале:

Заключение

Данный способ позволяет скомпилировать программу лишь из одного файла с исходным кодом. Но этого вполне достаточно, чтобы начать изучение языков программирования C/C++ по книгам или по статьям в интернете.

Более подробно об программировании в Ubuntu или в любом другом дистрибутиве Linux можно прочитать в книгах:

Иванов Н. Н. — Программирование в Linux. Самоучитель. — 2-е издание;
Нейл Метьэ, Ричард Стоунс — Основы программирования в Linux: Пер. с англ. — 4-е издание;
Колисниченко Д. Н. — Разработка Linux-приложений.

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 и getch(). (Возможно это не актуально для более новой версии Dev-C++.)

"Hello World" в GNU/Linux:

#include \n " ) ; }

"Hello World" в Windows:

#include #include int main () { printf ("Hello World\n " ) ; getch () ; }

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 . Include с английского переводится как "включить", а stdio есть сокращение от "стандартный ввод-вывод (input-output)".

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.

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

Всем привет! Это первая статья о программировании на Си, в котором мы настроим тестовый редактор и узнаем немного о истории языка Си, возможностях, преимуществах и недостатках.

Языку Си в 2012 году исполнилось 40 лет. Си стал родоначальником C++, Java, Perl, C#, JavaScript и тд. Это самый популярный язык программирования в мире. Си процедурный язык программирования. Файлы кода имеют расширение.c а заголовочные файлы.h. На Си вы можете программировать для Linux, Windows, Windows Phone, Mac OS, iOS, Android и тд. Любой программист должен владеть языком программирования Си. Что бы стать программистом читать одних книг и статей мало. Нужно еще и практиковать. Поэтому мы рассмотрим наши уроки обязательно с примерами. Если у вас возникнет какие то вопросы, то можете задавать в комментариях. Так же этим мануалом могут пользоваться пользователи Windows и Mac OS. Пользователи других ОС могут пользоваться например NetBeans в качестве компилятора (NetBeans поддерживает не только Си но и Java, PHP, C++, Python и Ruby)

Настройка

Для программирования на понадобится текстовый редактор (gedit) и компилятор (gcc - входит в состав Ubuntu). Компилятор настраивать не нужно, а вот текстовый редактор настроим сейчас.

Откройте Правка -> Настройки . Установите галочки на следующие пункты:

Показывать номера строк;
Подсвечивать текущую строку;
Подсвечивать парные скобки;
Можно так же изменить тему в вкладке Шрифты и цвета.

Пара выполненных «махинаций» с gedit упростят на работу с текстовым редактором. А в дальнейшем мы рассмотрим какой-нибудь IDE (интегрирования среда разработки).