Основы программирования в Linux

Если вы столкнулись со сложным сценарием командной оболочки при администрировании системы, хотите смоделировать вашу последнюю грандиозную (но удивительно простую) идею или просто повысить производительность какой-либо итеративной задачи, эта глава вам будет полезна.

Почему программа в командной оболочке?

Одна из причин применения командной оболочки — возможность быстрого и простого программирования. Более того, командная оболочка всегда есть даже в самых упрощенных установках ОС Linux, поэтому благодаря простому моделированию вы сможете понять, работает ли ваша идея. Командная оболочка очень удобна и для небольших утилит, выполняющих относительно простую задачу, для которой производительность менее важна, чем простые настройка, сопровождение и переносимость. Вы можете применять оболочку для управления процессами, обеспечивая выполнение команд в заданном порядке, зависящем от успешного завершения каждого этапа выполнения.

Хотя внешне командная оболочка очень похожа на режим командной строки в ОС Windows, она гораздо мощнее и способна выполнять самостоятельно очень сложные программы. Вы можете не только выполнять команды и вызывать утилиты ОС Linux; но и разрабатывать их. Командная оболочка выполняет программы оболочки, часто называемые сценариями или скриптами, которые интерпретируются во время выполнения. Такой подход облегчает отладку, потому что вы легко можете выполнять программу построчно и не тратить время на перекомпиляцию. Но для задач, которым важно время выполнения или необходимо интенсивное использование процессора, командная оболочка оказывается неподходящей средой.

Немного теории

Вот мы и добрались до теоретических основ UNIX и, конечно, Linux. ОС UNIX основана на интенсивном многократном применении кода и зависит от него. Вы разработали маленькую простую утилиту, и пользователи применяют ее как одну из ссылок в строке, формирующей команду. Одно из наслаждений, доставляемых ОС Linux, — разнообразие имеющихся отличных средств. Примером может служить следующая команда:

$ ls -al | more

Эта команда применяет утилиты ls и more и передает вывод списка файлов для поэкранного отображения. Каждая утилита — это отдельный блок. Зачастую вы можете применять множество мелких утилит для создания больших и сложных комплексов программ.

Например, если вы хотите напечатать контрольную копию справочного руководства оболочки bash, примените следующую команду:

$ man bash | col -b | lpr

Более того, благодаря автоматической обработке типов файлов пользователям этих утилит обычно не нужно знать, на каком языке данные программы написаны. Если необходимо ускорить выполнение утилиты, как правило, ее сначала моделируют в командной оболочке и затем, когда работоспособность утилиты проверена, реализуют ее на языке С или С++, Perl, Python или каком-либо другом, обеспечивающем более быстрое выполнение. В противном случае, если в командной оболочке утилита действует адекватно, вы вполне можете оставить ее в покое.

Необходимость переделки сценария зависит от того, нуждается ли он в оптимизации, должен ли он быть переносимым, необходимо ли обеспечить легкую модификацию и не перерос ли он (как это обычно случается) первоначально поставленную задачу.

Примечание

Для удовлетворения вашего любопытства в вашу ОС Linux уже загружены многочисленные примеры сценариев, включая инсталляторы пакетов, .xinitrc и startx, и сценарии в каталоге /etc/rc.d, предназначенные для настройки системы в процессе загрузки.

Что такое командная оболочка?

Прежде чем переходить к обсуждению того, как программа использует оболочку, давайте рассмотрим, как функционирует оболочка и какие оболочки есть в Linux-подобных системах. Командная оболочка — это программа, которая действует как интерфейс между вами и ОС Linux, позволяя вам вводить команды, которые должна выполнить операционная система. В этом смысле она похожа на командную строку в ОС Windows, но, как уже упоминалось, командные оболочки Linux гораздо мощнее. Например, ввод и вывод можно перенаправить с помощью символов < и >, передавать данные между двумя одновременно выполняющимися программами с помощью символа |, а перехватывать вывод подпроцесса с помощью конструкции $(...). В ОС Linux вполне может сосуществовать несколько установленных командных оболочек, и разные пользователи могут выбрать ту, которая им больше нравится. На рис. 2.1 показано, как командная оболочка (на самом деле, две командные оболочки: bash и csh) и другие программы располагаются вокруг ядра Linux.

Рис. 2.1