Программирование для Linux. Профессиональный подход

Введение

Операционная система Linux вихрем ворвалась в мир компьютеров. Было время, когда выбор пользователей был ограничен коммерческими операционными системами и приложениями. У пользователей не было возможности исправлять или улучшать эти программы и часто они были вынуждены принимать довольно жесткие лицензионные условия. С появлением GNU/Linux и других систем с открытым кодом все изменилось. Теперь в распоряжении пользователей, администраторов и разработчиков есть бесплатная операционная система с множеством утилит приложений и со всеми исходными текстами.

Большая доля успеха GNU/Linux приходится на открытую природу этой системы. Поскольку исходные тексты программ общедоступны, любой может принять участие в их разработке, либо путем исправления незначительной ошибки либо путем распространения целого приложения. Это подвигло тысячи разработчиков во всем мире на создание новых программных компонентов и улучшение операционной системы до такой степени, что она сравнялась по своим возможностям с любой коммерческой ОС. В дистрибутивы Linux входят тысячи программ и приложений.

Своим успехом ОС Linux обязана также философии UNIX, Многие программные компоненты. появившиеся в AT&T UNIX и BSD UNIX, продолжили свое существование в Linux и заложили основу для написания новых программ. Философия UNIX, заключающаяся в организации взаимодействия множества небольших утилит командной строки, является главным принципом организации ОС Linux, делающим эту систему столь мощной. Даже когда программы оснащены пользовательским интерфейсом, лежащие в их основе команды доступны для написания сценариев автоматизации. Множество сложных задач можно решить, объединяя существующие команды и программы в простых сценариях.

Операционная система Linux названа в честь Линуса Торвальдса, ее автора и создателя ядра системы. Ядро — это программа, которая выполняет основные функции операционной системы. Оно взаимодействует с аппаратными устройствами, выделяет память и другие ресурсы, позволяет нескольким программам работать одновременно, управляет файловыми системами и т.д.

Ядро само по себе не располагает средствами взаимодействия с пользователями. Оно не может выдать даже простую строку приглашения на ввод команд. Ядро не позволяет пользователям редактировать файлы, взаимодействовать с другими компьютерами или писать программы. Для решения всех этих задач требуется большое число других программ, включая интерпретаторы команд, редакторы и компиляторы. Многие из этих программ пользуются библиотеками функций общего назначения, не включенными в ядро.

В системах GNU/Linux большинство таких программ разработано в рамках проекта GNU.[1] Многие из них были написаны раньше чем появилось ядро Linux. Цель проекта GNU — "создание полноценной операционной системы наподобие UNIX оснащенной бесплатным программным обеспечением" (цитата с Web-узла www.gnu.org).

Ядро Linux и GNU программы составляют очень мощную комбинацию которую чаще всего называют просто "Linux". Но без GNU-программ система не будет работать, как и без ядра. Поэтому во многих случаях мы говорим GNU/Linux.

Исходные тексты программ, приведенные в этой книге, распространяются на условиях общей лицензии GNU (GPL, GNU General Public License), которая приведена в приложении Е, "Общая лицензия GNU". Таким же способом лицензируется большинство бесплатных программ, особенно в рамках GNU/Linux, например ядро системы. Прежде чем использовать представленные исходные тексты, ознакомьтесь с условиями данной лицензии.

Общая лицензия GNU обсуждается на Web-узле

www.gnu.org/copyleft

http://www.opensourсе.org/licenses/index.html

Эта книга предназначена для трех категорий читателей.

■ Возможно, наш читатель является разработчиком, имеющим опыт создания программ для GNU/Linux и стремящимся узнать о более сложных возможностях и особенностях системы. Таких читателей заинтересуют главы, посвященные программированию процессов и потоков, а также межзадачному программированию и взаимодействию с аппаратными устройствами. Мы поможем им сделать свои программы быстрее, надежнее и безопаснее.

■ Возможно, наш читатель является разработчиком, имеющим опыт программирования для другой UNIX-системы и желающим создавать программы для GNU/Linux. Такой читатель уже знаком со стандартными API-функциями, и ему нужно узнать об особенностях системы, ее ограничениях, дополнительных возможностях и специфических соглашениях.

■ Возможно, наш читатель является разработчиком, пришедшим в среду UNIX из другой платформы, например Win32. Такой читатель знаком с общими принципами разработки программного обеспечения, но ему нужно узнать о специфических методиках, применяемых в Linux-программах для взаимодействия с операционной системой и другими программами- Ему нужно научиться писать программы, которые ведут себя так, как того ожидают пользователи Linux.

Эта книга не является исчерпывающим руководством или справочником по программированию в GNU/Linux Мы применяем обучающий подход, последовательно излагал самые важные концепции и методики и приводя примеры их использования. В разделе 1.5, "Поиск дополнительной информации", указано, где можно найти дополнительную информацию по данной теме.

Поскольку в книге рассматриваются довольно сложные вопросы, мы предполагаем, что читатели знакомы с языком программирования С и знают, как использовать функции стандартной библиотеки языка С. Этот язык является основным средством разработки программного обеспечения для GNU/Linux Большинство команд и функций, описанных в книге. а также большая часть ядра Linux написаны на С.

Изложенная в книге информация и равной степени применима к программам написанным на C++, так как этот язык является надмножеством языка С Библиотечные функции языка С являются основным "средством общения" в среде GNU/Linux.

Те, кто уже программировали в UNIX, возможно, сталкивались с низкоуровневыми функциями ввода-вывода (

open()

read()

stat()

fopen()

fprintf()

fscanf()

В книге отсутствует вводная информация об операционной системе Linux. Мы предполагаем, что читатели имеют общее представление о том, как взаимодействовать с системой и выполнять базовые операции в графической среде и в режиме командной строки.

В книге используются следующие типографские соглашения.

■ Новые термины выделяются курсивом.

■ Тексты программ, названия функций, переменных и других элементов "компьютерного языка" выделены моноширинным шрифтом, например

printf("Hello, world!\n")

■ Имена команд, файлов и каталогов также даны моноширинным шрифтом, например

cd /

■ Когда мы показываем взаимодействие пользователя с интерпретатором команд, то ставим в начале строки приглашения символ

%

% uname

Linux

система выдала приглашение

%,

uname

Linux

■ В заголовках к примерам программ указывается имя исходного файла (в скобках). Все листинги можно загрузить по адресу

http://www.advancedlinuxprogramming.com

Мы писали программы в Red Hat Linux версии 6.2. В этот дистрибутив входит ядро Linux версии 2.2.14, GNU-бнблиотека языка С версии 2.1.3 и семейство компиляторов EGCS версии 1.1.2. Приведенные программы в общем случае должны работать и в других версиях Linux, в частности в ядре версии 2.4 и с GNU-библиотекой языка С версии 2.2.