Разработка приложений в среде Linux
Второе издание
Лорен и Яну — за то, что давали мне возможность иногда отвлекаться от работы.
Памяти моей бабушки, Элинор Джонсон, научившей меня верить в Бога, и глубоко верившей в меня самого.
Введение
Данная книга предназначена для опытных (или не столь опытных, но желающих обучаться) программистов, которые намереваются разрабатывать программное обеспечение для Linux или переносить его в Linux с других платформ. Эта книга понадобиться во время обучения программированию в Linux, потом же она станет настольным справочником. После написания первых трех глав первого издания мы использовали черновики как справочный материал во время повседневной работы.
Второе издание книги было существенно обновлено. Кроме того, был открыт сайт, посвященный книге, — http://ladweb.net/.
Операционная система Linux разработана так, чтобы быть максимально похожей на Unix. Книга даст вам хорошие основы программирования в Unix-стиле. Linux существенно ничем не отличается от Unix; впрочем, некоторые различия есть, но они не более значительны, чем типичные отличия между двумя версиями Unix. Эта книга представляет собой руководство по программированию Unix, написанное с точки зрения Linux, с информацией, специфической для Linux.
Linux также имеет уникальные расширения, например, возможности прямого доступа к экрану (см. главу 21), а также средства, используемые в нем более часто, чем в других системах вроде библиотеки popt (см. главу 26). Материал этой книги охватывает многие такие средства и возможности, поэтому вы сможете создавать программы, по- настоящему пользующиеся преимуществами Linux.
• Если вы являетесь программистом на языке С, но не знакомы ни с Unix, ни с Linux, то внимательное чтение этой книги и работа с примерами окажет серьезную помощь на пути вашего становления квалифицированным программистом для Linux. Воспользовавшись дополнительно системной документацией, вы легко сможете перейти в любую версию Unix.
• Если вы являетесь профессиональным программистом, эта книга облегчит вам переход в Linux. Мы постарались упростить поиск всей необходимой информации. Мы также тщательно раскрываем темы, вызывающие затруднения даже у опытных программистов в Unix, например, группы процессов и сеансов, управление заданиями и работа с tty.
• Если вы являетесь программистом в Linux, в данной книге раскрыты "проблемные" темы и облегчены многие задачи программирования. Почти каждая глава покажется вам знакомой, поскольку вы уже обладаете необходимыми знаниями Linux. Тем не менее, несмотря на имеющийся опыт, материал этой книги вы сочтете полезным.
Настоящая книга отличается от стандартных пособий по программированию в Unix, поскольку является специфической для определенной операционной системы. Мы не пытаемся охватить все различия систем, подобных Unix; это не принесет особой пользы программистам, ориентированным на Linux и Unix, или программистам на языке С, которые с Linux или Unix не знакомы. По своему опыту мы знаем, что навыки программирования в любой системе, подобной Unix, облегчают изучение остальных систем.
Данная книга не охватывает всех подробностей программирования в Linux. В ней не рассказывается о базовом интерфейсе, определенном ANSI/ISO С — об этом можно прочитать в других книгах. В ней не рассматриваются другие языки программирования, доступные в Linux, а также графические библиотеки, являющиеся идентичными независимо от используемой системы — это рассматривается в книгах, ориентированных на упомянутые области. Мы предоставляем информацию, необходимую для прохождения пути от программиста на С для систем, подобных Windows, Macintosh или даже DOS, до программиста на С для Linux.
Структурно книга состоит из четырех частей.
• Первая часть представляет собой введение в Linux, описывая операционную систему, условия лицензии и онлайновую системную документацию.
• Во второй части рассматриваются наиболее важные аспекты среды разработки — компиляторы, компоновщик и загрузчик, а также некоторые отладочные инструменты, не столь широко применяемые на других платформах.
• В третьей, основной, части рассматривается интерфейс ядра и системных библиотек, в первую очередь задуманных в качестве интерфейса ядра. В этой части только главы 19, 20 и 21 обладают ярко выраженной спецификой Linux; внимание в основном уделяется общему программированию в Unix с точки зрения Linux. В новой во втором издании главе 22 описаны основы разработки защищенных программ.
• Четвертая часть дополняет информацию предыдущих частей. Она включает описания некоторых важных библиотек, которые предоставляют интерфейсы, более зависимые от ядра. По сути, эти библиотеки не являются специфическими для Linux, но некоторые из них используются чаще в системах Linux, чем в других системах.
Если вы уже знакомы с программированием в Linux или Unix, можете читать главы этой книги в любом порядке, пропуская то, что вас не интересует. Если вы не знакомы с Linux или Unix, большинство глав будут полезны, но для начала рекомендуется чтение глав 1, 2, 4, 5, 9, 10, 11 и 14, поскольку они предоставляют большинство информации, знание которой необходимо для чтения других глав. В частности, в главах 10, 11 и 14 формируется основа модели программирования в Unix и Linux.
Следующие книги, несмотря на то, что некоторые темы в них совпадают, в основном дополняют данную книгу, будучи проще, сложнее, либо рассматривая сходные темы.
• The С Programming Language, second edition (Язык программирования С (Си), Брайан У. Керниган, Деннис М. Ритчи, ИД "Вильямс", 2005 год) [15]. Кратко обучает стандартному программированию на ANSI С с небольшой ссылкой на операционную систему. Она предназначена для читателей, имеющих навыки программирования.
• Practical С Programming [27]. Обучает программированию и стилю С шаг за шагом. Это пособие для начинающих, предназначенное для тех, кто не имеет никакого опыта программирования.
• Programming with GNU Software [19]. Представляет собой введение в среду программирования GNU, включающее главы, посвященные запуску компилятора С, отладчика, утилиты make и системы управления исходным кодом RCS.
• Advanced Programming in the UNIX Environment [35]. Охватывает наиболее важные системы Unix и системы, подобные Unix, однако предшествует появлению Linux. В книге рассматривается материал, аналогичный представленному в двух заключительных глав настоящей книги: системные вызовы и библиотеки совместного использования. Кроме того, в ней предложено множество примеров и объясняются различия между версиями Unix.
• UNIX Network Programming [33]. Подробно рассматривает сетевое программирование, включая традиционные виды организации сетей, недоступных в Linux. Во время чтения этой книги особое внимание следует уделять интерфейсу сокетов Беркли (см. главу 17), который обеспечивает максимальную переносимость. Эта книга пригодится, если возникнет потребность в модификации кода для переноса сетевой программы Linux в среду какой-нибудь новой разновидности Unix.
• A Practical Guide to Red Hat Linux 8 [32]. Книга почти на 1500 страниц, содержащая информацию о применении Linux, программировании оболочки и системном администрировании. Несмотря на то что в названии книги упоминается Red Hat Linux 8, большинство содержащейся в ней информации относится ко всем разновидностям Linux. Она также содержит краткую ссылку на многие утилиты, содержащиеся в системе Linux.
• Linux in a Nutshell [31]. Предоставляет краткую информацию об утилитах.
• Linux Device Drivers, second edition [28]. Обучает написанию драйверов устройств Linux как тех, кто знаком с кодом операционной системы, так и тех, кто с ним не знаком.
Полный список рекомендуемой литературы можно найти в конце книги.
Все исходные коды данной книги являются производными от тщательно протестированных рабочих примеров. Исходные коды доступны на сайте http://ladweb.net, а также на сайте издательства. Для ясности в некоторых коротких фрагментах кода оставлены проверки лишь наиболее типичных ошибок, а не всех возможных. Тем не менее, в загружаемых кодах вы найдете проверки всех существенных ошибок.
В книге рассматриваются функции, которые должны использоваться, а также их совместимость. Мы также рекомендуем пользоваться справочной документацией, большая часть которой должна присутствовать в вашей системе. В главе 3 описаны способы поиска онлайновой информации о вашей системе Linux.
Операционная система Linux стремительно развивается, и ко времени прочтения книги некоторые факты могут измениться. Данная книга была написана с учетом ядра Linux 2.6 и библиотеки GNU С версии 2.3.