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
"Hello World" в GNU/Linux:
#include
"Hello World" в Windows:
#include
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
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.
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:
| 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. |
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
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!".
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 GCCО 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.
