Эта проблема была решена с появлением языка ассемблера, который заменил числовые коды (слегка) более простыми символическими мнемониками, такими как CPY (для обозначения операции копирования) и MOV (для обозначения операции перемещения). Исходный код на языке ассемблера преобразовывался в машинный код программой, называющейся ассемблером. Язык ассемблера используется и в наши дни для решения специальных задач программирования, таких как разработка драйверов устройств или встраиваемых систем.

Затем появились высокоуровневые языки программирования. Они называются так потому, что позволяют программисту меньше думать об особенностях работы процессора и больше — о решении задачи, стоящей перед ним. К числу этих первых языков (разработанных в течение 1950-х) относятся: FORTRAN (создавался для решения научных и технических задач) и СOBOL (для решения экономических задач). Оба продолжают ограниченно использоваться и по сию пору.

Несмотря на большое число популярных языков программирования, господствующие позиции занимают только два из них. Многие современные системы и программы написаны на C или на C++. В примерах ниже мы будем компилировать программы на языке C.

Программы на языках высокого уровня преобразуются в инструкции на машинном языке с помощью другой программы — компилятора. Некоторые компиляторы транслируют высокоуровневые инструкции на язык ассемблера, а затем с помощью ассемблера производят окончательную трансляцию на машинный язык.

Компиляции, как правило, сопутствует процесс компоновки. Программы часто выполняют множество типовых операций. Возьмем для примера операцию открытия файла. Многие программы выполняют ее, но было бы слишком расточительно в каждой программе реализовывать свою процедуру открытия файлов. Предпочтительнее иметь единый программный код, знающий, как открывать файлы, и дать всем программам возможность использовать его. Поддержка решения типовых задач осуществляется с помощью библиотек. Они содержат множество подпрограмм, которые решают типовые задачи и могут использоваться множеством программ. Если заглянуть в каталоги /lib и /usr/lib, мы обнаружим подобные библиотеки. Для формирования связей между результатом работы компилятора и библиотеками, необходимыми компилируемой программе, используется программа-компоновщик (linker, ее также называют редактором связей). Окончательным результатом этого процесса является выполняемый файл программы, готовый к использованию.

Все ли программы компилируются?

Нет. Как мы уже видели, некоторые программы, такие как сценарии на языке командной оболочки, не требуют компиляции и выполняются непосредственно. Они написаны на языках, которые называют языками сценариев, или интерпретируемыми языками. К числу этих языков, популярность которых только растет в последние годы, относятся Perl, Python, PHP, Ruby и многие другие.

Программы на языках сценариев выполняются специальной программой, интерпретатором. Интерпретатор получает файл программы, читает его и выполняет каждую инструкцию, содержащуюся в нем. Вообще, интерпретируемые программы выполняются намного медленнее, чем компилируемые. Это объясняется необходимостью транслировать исходный код каждой инструкции в интерпретируемой программе всякий раз, когда она встречается, тогда как в скомпилированной программе исходный код инструкций был уже однажды преобразован в машинный код и сохранен в окончательном выполняемом файле.

Но почему тогда интерпретирующие языки так популярны? Для многих рутинных задач они оказываются «достаточно быстрыми», но самое большое их достоинство в простоте и скорости разработки интерпретируемых программ в сравнении с компилируемыми. Разработка программ — это обычно циклический процесс, включающий три этапа: создание исходного кода, компиляцию и тестирование. С увеличением программы в размерах этап компиляции в упомянутом цикле может оказаться весьма продолжительным. Интерпретирующие языки избавляют от необходимости компиляции и тем самым ускоряют их разработку.

Компиляция программ на C

Давайте что-нибудь скомпилируем. Для этого нам понадобятся некоторые инструменты, такие как компилятор, компоновщик и утилита make. Практически во всех системах Linux используется один и тот же компилятор языка C с именем gcc (GNU C Compiler), первоначально написанный Ричардом Столлманом. Многие дистрибутивы не устанавливают gcc по умолчанию. Проверить его присутствие в системе можно так:

[me@linuxbox ~]$ which gcc

/usr/bin/gcc

Результат свидетельствует о присутствии компилятора.

ПРИМЕЧАНИЕ

Ваш дистрибутив может иметь метапакет (коллекцию пакетов) для разработки программ. В этом случае рекомендуется установить его, если вы собираетесь компилировать программы в своей системе. Если такой метапакет отсутствует, попробуйте установить пакеты gcc и make. Во многих дистрибутивах их вполне достаточно для выполнения упражнений, предлагаемых далее.

Получение исходного кода

В нашем упражнении мы скомпилируем программу с названием diction из проекта GNU. Эта маленькая удобная программка проверяет качество и стиль содержимого текстовых файлов. А поскольку она невелика, она легко компилируется.

Следуя соглашениям, мы сначала создадим каталог src для исходного кода и затем загрузим в него исходный код с помощью команды ftp:

[me@linuxbox ~]$ mkdir src

[me@linuxbox ~]$ cd src

[me@linuxbox src]$ ftp ftp.gnu.org