UNIX — универсальная среда программирования - Брайан Керниган

Керниган Б. В., Пайк Р.

UNIX — универсальная среда программирования

Предисловия

Предисловие к русскому изданию

Операционная система UNIX пользуется в нашей стране заслуженной известностью. Начиная с 1985 г. вышло порядка 10 книг, рассказывающих об этой системе или ее отечественных аналогах. Специалисты в области вычислительной техники и программисты в других отраслях давно уже применяют систему в своей профессиональной деятельности. Развиваются советские операционные системы ДЕМОС, ИНМОС, МОС и другие, представляющие собой различные вариации на тему UNIX.

Жизнь UNIX оказалась большой и насыщенной событиями. Появившись 20 лет тому назад как инструментальная среда для профессиональных программистов, система благодаря своему изяществу быстро приобрела поклонников и стала использоваться широко. Одно из основных свойств UNIX — мобильность — позволило переносить ее на компьютеры с различной архитектурой, что существенно повысило интерес к ней. Нельзя сказать, что шествие UNIX было триумфальным, поскольку она оказалась не свободной от недостатков (слабость межпроцессного взаимодействия, низкая надежность, недружественность человеко-машинного интерфейса, неразвитость прикладного багажа и др.) и обладала не слишком выдающимися техническими характеристиками, но всем этим пришлось поступиться ради концептуального изящества, универсальности и мобильности. Хотя система и была реализована на большинстве 16-разрядных компьютеров, коммерческого распространения она там не получила и, как правило, побивалась любой операционной системой, создававшейся специально для данной архитектуры. Постановка на 16-разрядные компьютеры скорее была данью моде и рекламе, чем серьезной коммерции.

Начавшаяся эпоха 32-разрядных микропроцессоров постепенно подтверждает прогнозы о том, что родным для UNIX станет именно этот класс компьютеров. Неважные технические характеристики системы компенсируются высокими техническими параметрами компьютера, а мобильность делает ее перенос более предпочтительным, чем разработка новой операционной системы для 32-разрядной архитектуры. В еще большей степени система оказалась пригодной для активно развиваемых в последнее время компьютеров с RISC-архитектурой.

Утвердившись на 32-разрядных компьютерах, UNIX, по-видимому, вступила в период зрелости. "Изюминки" системы стали классикой системного программирования. Ведущие компьютерные компании, имеющие устойчивую репутацию производителей собственных операционных систем, делают серьезную ставку на UNIX для своих 32-разрядных компьютеров. Ассоциации UNIX International и Open Software Foundation под эгидой соответствующих фирм (AT&T и IBM) усиливают борьбу за лидерство в сфере UNIX. Рабочие группы института IEEE под эгидой международной организации стандартов ISO разрабатывают стандарты на интерфейсы мобильной операционной среды, беря за основу интерфейсы UNIX.

Книга Б. В. Кернигана и Р. Пайка — это не просто еще одно издание по модной системе. Написанная превосходными специалистами, один из которых (Б. В. Керниган) стоял у истоков UNIX и языка Си, книга заметно выделяется в общем потоке литературы по UNIX, в том числе и переведенной у нас. При сравнительно небольшом объеме рассматриваются не только общие вопросы строения, функционирования и использования системы, программирования основных операций, но и инструментарий обработки текстов, а также средства создания программ. Соотношение глубины изложения и широты охвата материала выбрано близким к оптимальному, и у читателя по прочтении очередной главы не возникает ощущения, что он либо получил весьма поверхностные сведения, либо, наоборот, чрезмерно углубился в нечто не столь существенное.

Книгу могут изучать начинающие, не знакомые с системой программисты. Таким читателям адресована первая глава, в общих чертах описывающая круг основополагающих идей UNIX. Затем последовательно рассматриваются свойства системы на разных уровнях интерфейса пользователя (программы), начиная от командного языка и кончая примитивами нижнего уровня (и даже внутренними структурами данных системы). Изложение сопровождается большим количеством примеров, иллюстрирующих как вопросы частного характера, так и технологию решения типовых задач, в частности создание программы с помощью инструментальных средств построения программ. Подробно разбираются файловая система, командный интерпретатор shell, методология программирования на командном языке и применения фильтров, стандартные средства буферизованного ввода-вывода и ввод-вывод нижнего уровня, генераторы лексических и синтаксических анализаторов и построитель программ make, форматирование текстов. В результате читатель получает цельное представление о возможностях системы и методах их использования для решения практических задач программирования.

Несомненно, педагогическое мастерство авторов и хорошо продуманные примеры позволяют рекомендовать эту книгу всем, кто хочет основательно изучить одну из самых знаменитых операционных систем нашего времени.

Предисловие

Число работающих систем UNIX достигло уже 10, и в дальнейшем возрастет еще больше.

Операционная система UNIX начала свой жизненный путь на "заброшенной" машине DEC PDP-7 BELL Laboratories в 1969 г.[1] К. Томпсон при поддержке Р. Канадея, Д. МакИлроя, Д. Осанна и Д. Ритчи написал небольшую систему разделения времени общего назначения, оказавшуюся достаточно удобной, что привлекло энтузиастов-пользователей и послужило основанием для приобретения более мощной машины — PDP-11/20. Одним из первых пользователей системы считается Д. Ритчи, который помог в 1970 г. перенести ее на PDP-11. Д. Ритчи также разработал и написал компилятор с языка программирования Си. В 1973 г. Д. Ритчи и К. Томпсон переписали ядро системы UNIX на языке Си, отойдя от традиции создания таких программ на языке Ассемблера. В этом последнем варианте система в основном сохранилась и по сей день.

В 1974 г. UNIX была передана университетам "для образовательных целей", а несколько лет спустя нашла и коммерческое применение. В течение всего этого периода система UNIX продолжала совершенствоваться в BELL Laboratories, получив признание в лабораториях, при создании программного обеспечения, в центрах обработки информации, при поддержке операций телефонных компаний. В настоящее время диапазон ее использования весьма широк — от микрокомпьютеров до самых больших универсальных машин.

В чем причины успеха системы UNIX? Их несколько. Во-первых, поскольку UNIX написана на языке Си, она переносима и, как уже отмечалось, имеет широкий диапазон применения. Во-вторых, доступны исходные тексты программ системы, написанные на языке высокого уровня, что позволяет легко адаптировать ее в соответствии с конкретными требованиями. Наконец, самое главное — это хорошая операционная система, особенно для программистов. Программная среда UNIX необычайно богата и результативна.

Вместе с UNIX появилось много новых программ и методов программирования, но никакая отдельная программа или идея не дает гарантии в отношении качества системы. Эффективность системы достигается благодаря определенному подходу к программированию, своего рода философии использования вычислительной машины. Основной смысл ее состоит в том, что мощь системы обусловливается взаимодействием программ, а не мощью самих программ. Многие программы UNIX могут решать простейшие задачи, но при объединении с другими программами они превращаются в универсальные и полезные средства. Поэтому в своей книге мы уделяем большое внимание вопросам, связанным с взаимодействием программ и с их использованием в качестве инструментария для создания других программ. Чтобы успешно работать с UNIX, необходимо не только знать, как применять ту или иную программу, но и понимать ее роль в системе.

По мере распространения UNIX число специалистов, хорошо владеющих системой, к сожалению, уменьшается. Помочь здесь может только время (когда-то и опытные пользователи, включая авторов, могли найти лишь "неуклюжее" решение задачи или написать программы для выполнения задач, с которыми вполне можно справиться уже существующими средствами). Конечно, найти элегантные решения без определенного опыта и знаний нелегко. Мы надеемся, что, изучив материал книги, вы достигнете такой степени компетентности, когда работа в системе, независимо от того, новичок вы или профессионал, становится эффективной и доставляет удовольствие.

Если наша книга поможет программистам-индивидуалам сделать свой труд более производительным, то тем самым повысится производительность и больших коллективов. Хотя книга в основном рассчитана на программистов, для понимания первых четырех или даже пяти глав программистский опыт не требуется, так что они могут оказаться полезными всем без исключения. Всюду, где было возможно, в качестве примеров мы приводили настоящие программы. Многие из них уже вошли в наш повседневный программный обиход. Все примеры проверялись на машине прямо из текста, который представлен в форме, пригодной для ввода.