Меню
ГлавнаяAndroid

Программирование на c в ubuntu. Введение в язык программирования C

Последнее обновление: 28.08.2017

В прошлой теме было рассмотрено создание первой программы на Windows. Теперь рассмотрим создание первой программы на Linux, в частности, в среде Ubuntu 16.04. На Linux также популярным компилятор для создания программ является g++. Поэтому в данном случае также будем использовать этот компилятор.

Как правило, многие дистрибутивы Linux, в том числе и Ubuntu, уже по умолчанию содержат установленный компилятор g++, который мы сразу же можем использовать. Но даже если вдруг он не установлен, то его можно доустановить в терминале через команду:

Sudo apt-get install g++

В остальном, если мы будем использовать для компиляции компилятор g++, все будет аналогично созданию программы на Windows.

Определим в файловой системе каталог для исходных файлов с кодом на С++ и создадим в нем новый файл hello.c со следующим кодом:

#include // подключаем заголовочный файл iostream int main() // определяем функцию main { // начало функции std::cout << "Hello World!"; // выводим строку на консоль return 0; // выходим из функции } // конец функции

И это тот же код, что был в случае с Windows, потому что программы на С++ на уровне исходного кода в большей степени обладают переносимостью.

Для вывода строки на консоль необходимо подключить нужный функционал. Для этого в начале файла идет строка

#include

Данная строка представляет директиву препроцессора, которая позволяет подключить библиотеку iostream. Эта библиотека нужна для вывода строки на консоль.

Функция main состоит из четырех элементов:

    Тип возвращаемого значения . В данном случае это тип int . Этот тип указывает, что функция должна возвращать целое число.

    Имя функции . В данном случае функция называется main.

    Список параметров . После имени функции в скобках идет список параметров. Но в данном случае скобки пустые, то есть функция main не принимает параметров.

    Тело функции . После списка параметров в фигурных скобках идет тело функции. Здесь и определяются собственно те действия, которые выполняет функция main.

    { std::cout << "Hello World!\n"; return 0; }

В теле функции происходит вывод строки на консоль. Для обращения к консоли используется стандартный поток вывода std::cout . С помощью оператора << в этот поток (в данном случае фактически на консоль) передается строка символов, которую надо вывести на консоль, то есть "Hello World!". В конец строки добавлена специальная управляющая последовательность "\n", которая позволит после вывода текста перевести курсор на новую строку.

В функции осуществляем выход из функции с помощью оператора return . Так как функция должна возвращать целое число, то после return указывается число 0. Ноль используется в качестве индикатора успешного завершения программы.

После каждой инструкции в языке C++ ставятся точка с запятой.

Перейдем к терминалу и вначале с помощью команды cd перейдем к каталогу, где расположен файл с исходным кодом.

g++ hello.cpp -o hello

Кроме имени файла с исходным кодом компилятору передается параметр -o hello . Он указывает, что мы хотим скомпилировать файл по имени hello. Если этот параметр не передать, то будет создан файл с именем по умолчанию - a.out.

В итоге после выполнения выше приведенной команды в папке с файлом hello.cpp появится скомпилированный файл, который будет называться hello . И мы сможем его запустить с помощью следующей команды:

И на консоль будет выведена строка "Hello World!".

О том, как установить полноценный компилятор СИ и С++ на Windows я уже писал в статье: .

Но эти языки кросплатформенные, к тому же многие используют линукс не только как домашнюю систему, но и как рабочий инструмент. Плюс в последнее время возрос процент пользователей Linux. И многие из них хотят учиться программировать. Поэтому сегодня я расскажу вам как же установить компилятор C и C++ на систему Linux.


Если вы пользуетесь windows, но хотите попробовать Linux, то ознакомьтесь с моими статьями по виртуальной рабочей машине: .

Итак, линукс установлен, интернет подключен. Открываем консоль и прописываем команду установки компиляторов.
$sudo apt-get install gcc g++

Вот и все, компиляторы установлены. Теперь осталось проверить.
Заходим в домашнюю папку и создаем файл hello.c, открываем его и пишем простую программку:

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

Затем открываем консоль и компилируем скрипт в программу:
$gcc hello.c -o hello

Все, в папке должна появиться программа hello. Теперь запустим её.
$./hello

Но программировать в простом блокноте и компилировать в консоли — это особое извращение. Нам же нужна мало-мальски нормальная IDE для программирования на С и С++ со встроенным компилятором.

Если вы читали мою статью , то вы поняли о чем идет речь. Да, мы установим Geany. Это отличная среда разработки для многих языков. Писать консольные программы в ней само удовольствие.
Открываем консоль и пишем:
$sudo apt-get install geany

Соглашаемся с установкой и ждем ее окончания. После чего запускаем программу.

Открываем в ней тот самый файл hello.c и немного модифицируем его, затем жмем на кнопку похожую на кирпич «Собрать текущий файл» и запускаем красной кнопкой «Посмотреть или запустить текущий файл». И у нас появиться консольное окно с результатом.

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.

Все программы для компьютера представляют собой набор команд процессора, которые состоят из определенного набора бит. Этих команд несколько сотен и с помощью них выполняются все действия на вашем компьютере. Но писать программы непосредственно с помощью этих команд сложно. Поэтому были придуманы различные языки программирования, которые проще для восприятия человеку.

Для подготовки программы к выполнению, специальная программа собирает ее из исходного кода на языке программирования в машинный код - команды процессора. Этот процесс называется компиляция. Linux - это свободное программное обеспечение, а поэтому исходные коды программ доступны всем желающим. Если программы нет в репозитории или вы хотите сделать что-то нестандартное, то вы можете выполнить компиляцию программы.

В этой статье мы рассмотрим, как выполняется компиляция программ Linux, как происходит процесс компиляции, а также рассмотрим насколько гибко вы сможете все настроить.

Мы будем компилировать программы, написанные на Си или С++, так как это наиболее используемый язык для программ, которые требуют компиляции. Мы уже немного рассматривали эту тему в статье установка из tar.gz в Linux, но та статья ориентирована больше на новичков, которым нужно не столько разобраться, сколько получить готовую программу.

В этой же статье тема рассмотрена более детально. Как вы понимаете, для превращения исходного кода в команды процессора нужно специальное программное обеспечение. Мы будем использовать компилятор GCC. Для установки его и всех необходимых инструментов в Ubuntu выполните:

sudo apt install build-essential manpages-dev git automake autoconf

Затем вы можете проверить правильность установки и версию компилятора:

Но перед тем как переходить к самой компиляции программ рассмотрим более подробно составляющие этого процесса.

Как выполняется компиляция?

Компиляция программы Linux - это довольно сложный процесс. Все еще сложнее, потому что код программы содержится не в одном файле и даже не во всех файлах ее исходников. Каждая программа использует множество системных библиотек, которые содержат стандартные функции. К тому же один и тот же код должен работать в различных системах, содержащих различные версии библиотек.

На первом этапе, еще до того как начнется непосредственно компиляция, специальный инструмент должен проверить совместима ли ваша система с программой, а также есть ли все необходимые библиотеки. Если чего-либо нет, то будет выдана ошибка и вам придется устранить проблему.

Дальше идет синтаксический анализ и преобразование исходного кода в объектный код, без этого этапа можно было бы и обойтись, но это необходимо, чтобы компилятор мог выполнить различные оптимизации, сделать размер конечной программы меньше, а команды процессора эффективнее.

Затем все объектные файлы собираются в одну программу, связываются с системными библиотеками. После завершения этого этапа программу остается только установить в файловую систему и все. Вот такие основные фазы компиляции программы, а теперь перейдем ближе к практике.

Компиляция программ Linux

Первое что нам понадобиться - это исходники самой программы. В этом примере мы будем собирать самую последнюю версию vim. Это вполне нейтральная программа, достаточно простая и нужная всем, поэтому она отлично подойдет для примера.

Получение исходников

Первое что нам понадобиться, это исходные коды программы, которые можно взять на GitHub. Вы можете найти исходники для большинства программ Linux на GitHub. Кроме того, там же есть инструкции по сборке:

Давайте загрузим сами исходники нашей программы с помощью утилиты git:

git clone https://github.com/vim/vim

Также, можно было скачать архив на сайте, и затем распаковать его в нужную папку, но так будет удобнее. Утилита создаст папку с именем программы, нам нужно сделать ее рабочей:

Настройка configure

Дальше нам нужно запустить скрипт, который проверит нашу программу на совместимость с системой и настроит параметры компиляции. Он называется configure и поставляется разработчиками программы вместе с исходниками. Весь процесс компиляции описан в файле Makefile, его будет создавать эта утилита.

Если configure нет в папке с исходниками, вы можете попытаться выполнить такие скрипты чтобы его создать:

./bootstrap
$ ./autogen.sh

Также для создания этого скрипта можно воспользоваться утилитой automake:

aclocal
$ autoheader
$ automake --gnu --add-missing --copy --foreign
$ autoconf -f -Wall

Утилита automake и другие из ее набора генерируют необходимые файлы на основе файла Mackefile.am. Этот файл обязательно есть в большинстве проектов.

После того как вы получили configure мы можем переходить к настройке. Одним из огромных плюсов ручной сборки программ есть то, что вы можете сами выбрать с какими опциями собирать программу, где она будет размещена и какие дополнительные возможности стоит включить. Все это настраивается с помощью configure. Полный набор опций можно посмотреть, выполнив:

./configure --help

Рассмотрим наиболее часто используемые, стандартные для всех программ опции:

  • --prefix=PREFIX - папка для установки программы, вместо /, например, может быть /usr/local/, тогда все файлы будут распространены не по основной файловой системе, а в /usr/local;
  • --bindir=DIR - папка для размещения исполняемых файлов, должна находится в PREFIX;
  • --libdir=DIR - папка для размещения и поиска библиотек по умолчанию, тоже в PREFIX;
  • --includedir=DIR - папка для размещения man страниц;
  • --disable-возможность - отключить указанную возможность;
  • --enable-возможность - включить возможность;
  • --with-библиотека - подобно enable активирует указанную библиотеку или заголовочный файл;
  • --without-библиотека - подобное disable отключает использование библиотеки.

Вы можете выполнить configure без опций, чтобы использовать значения по умолчанию, но также можете вручную указать нужные пути. В нашем случае./configure есть, и мы можем его использовать:

Во время настройки утилита будет проверять, есть ли все необходимые библиотеки в системе, и если нет, вам придется их установить или отключить эту функцию, если это возможно. Например, может возникнуть такая ошибка: no terminal library found checking for tgetent()... configure: error: NOT FOUND!

В таком случае нам необходимо установить требуемую библиотеку. Например, программа предлагает ncurses, поэтому ставим:

sudo apt install libncurces-dev

Приставка lib всегда добавляется перед библиотеками, а -dev - означает, что нам нужна библиотека со всеми заголовочными файлами. После удовлетворения всех зависимостей настройка пройдет успешно.

Сборка программы

Когда настройка будет завершена и Makefile будет готов, вы сможете перейти непосредственно к сборке программы. На этом этапе выполняется непосредственно преобразование исходного кода в машинный. Утилита make на основе Makefile сделает все необходимые действия:

После этого программа будет установлена в указанную вами папку, и вы сможете ее использовать. Но более правильный путь - создавать пакет для установки программы, это делается с помощью утилиты checkinstall, она позволяет создавать как deb, так и rpm пакеты, поэтому может использоваться не только в Ubuntu. Вместо make install выполните:

Затем просто установите получившийся пакет с помощью dpkg:

sudo dpkg install vim.deb

После этого сборка программы полностью завершена и установлена, так что вы можете переходить к полноценному использованию.

Если вы устанавливали программу с помощью make install, то удалить ее можно выполнив в той же папке обратную команду:

sudo make uninstall

Команда удалит все файлы, которые были скопированы в файловую систему.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели, как выполняется компиляция программы Linux. Этот процесс может быть сложным для новичков, но в целом, все возможно, если потратить на решение задачи несколько часов. Если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях!

На завершение видео о том, что такое компилятор и интерпретатор:

Операционная система (ОС) Linux/Unix и язык C - "близненцы-братья". Вспомните, что язык программирования C был создан (Д.Ритчи, 1972 г) специально для написания ОС Unix, и с тех пор и "каноническая" ОС Unix, а также все ее клоны и подобные ей ОС пишутся на языке C. Поэтому во всех версиях Unix и Unix-подобных систем компилятор языка C в большинстве случаев входит в комплект поставки системы.

Одним из первых программных продуктов, созданных в рамках проекта GNU, также явился компилятор языка С с открытым кодом. Этот компилятор включается в поставку всех версий ОС Linux.

Таким образом, среда, в которой выполняется наш лабораторный практикум предоставляет в Ваше распоряжение 4 компилятора на выбор:

  • cc - стандартный компилятор языка C;
  • c++ - стандартный компилятор языка C++;
  • gcc - GNU-компилятор языка C;
  • g++ - GNU-компилятор языка C++.

Способы запуска и подавляющее большинство опций всех указанных компиляторов идентичны, выбор того или иного компилятора отражается только на имени команды. Мы при подготовке лабораторного практикума использовали компилятор gcc , поэтому в дальнейших примерах будем говорить именно о нем.

Компилятор языка C выполняет как собственно компиляцию - перевод исходного текста на машинный язык, результатом чего является объектный модуль, так и редактирование связей - сборку из нескольких объектных модулей (в том числе, и библиотечных) исполняемого модуля.

Файлы с исходными текстами C-программ должны иметь расширение.c , например: hello.c . Результатом компиляции является файл, содержащий объектный модуль, его имя совпадает с именем исходного модуля, а расширение - .o , например: hello.o . Для файла, содержащего исполняемый модуль стандартного расширения не существует. При компиляции программы, состоящей из единственного исходного модуля, объектный модуль автоматически удаляется после создания компилятором исполняемого модуля.

Общий формат команды вызова компилятора имеет следующий вид (компилирование в linux):

Gcc [опции] [выходной_файл] файл1 [файл2:]

Наиболее часто употребляемые опции компилятора следующие:

-c Подавляет фазу редактирования связей, создает объектный модуль для каждого исходного модуля из перечисленных в параметрах вызова. Выходной_файл с этой опцией не задается. Опция может применяться вместе с опцией -I
   
-o Компиляция и редактирование связей. Cоздает объектный модуль для каждого исходного модуля из перечисленных в параметрах вызова и имеющих расширение.c . Файлы с расширением.c рассматриваются как исходные модули и компилируются; файлы, имеющие расширение.o , рассматриваются как объектные модули и подключаются при редактировании связей. Параметр выходной_файл задает имя файла исполняемого модуля. Опция может применяться вместе с опциями -L , -l , -I .
   
-L каталог Добавить каталог в список каталогов, которые содержат объектные библиотечные модули.
   
-l библиотека При редактировании связей подключить модули из библиотеки .
   
-I каталог Искать включаемые (#include) файлы, имена которых не начинаются с / сначала в каталоге , а лишь затем - в стандартных каталогах для включаемых файлов.
   
-E Выполнить обработку указанных исходных модулей только препроцессором, результат направляется в стандартный вывод. Выходной_файл с этой опцией не задается. Опция может применяться вместе с опцией -I .
   
-w Подавить выдачу предупреждающих сообщений.

Примеры использования компилятора:

gcc hello.c gcc -c hello.c gcc -o hello hello.o gcc -o hello hello.o hello1.c
Компиляция исходного модуля hello.c с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод. Файл объектного модуля не создается.
   
Компиляция исходного модуля hello.c с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод. При успешной компиляции объектный модуль записывается в файл hello.o .
   
Редактирование связей для объектного модуля hello.o , исполняемый модуль записывается в файл hello .
   
Создание исполняемого модуля в файле hello из объектного модуля hello.o и модуля hello1.c (последний модуль является исходным, он предварительно компилируется.
   
gcc -o hello hello.o hello1.o -l hellolib Создание исполняемого модуля в файле hello из объектных модулей hello.o и hello1.o c с подключением объектных модулей из библиотеки hellolib .
   
gcc -o hello hello1.с -lm Создание исполняемого модуля в файле hello из исходного модуля hello.с с выдачей сообщений об ошибках на стандартный вывод с подключением бибилиотеки math.h . Файл объектного модуля не создается.