\documentclass[a4paper,11pt]{article} \usepackage{ngerman} \usepackage[latin1]{inputenc} \setlength\parskip{\medskipamount} \setlength\parindent{0pt} \begin{document} % Prog_unter_Linux % Copyright Florian Fredegar % Lizenz: GFDL % % $Name: $ % $Revision: 1.6.2.6 $ % $Source: /cvsroot/selflinux/tutorial/software/development/programmieren_allgemein/programmieren_allgemein,v $ % SelfLinux-0.7.2 % % Diese Datei ist Teil von SelfLinux http://www.selflinux.de % %%% $Id: programmieren_allgemein,v 1.6.2.6 2003/02/06 21:33:55 motw_1 Exp $ \title{Programmierung unter Linux} \author{Florian Fredegar} %\url{mailto:florian.haftmann@stud.tum.de} \maketitle %\ref{../index.tex} %\ref{programmierung.tex} Programmierung \ref{Prog_unter_Linux} \par{Layout} Axel Gross %\url{mailto:axelgross@web.de} \par{Lizenz} GFDL \tableofcontents{} \section{Muss man programmieren können, um mit Linux zu arbeiten?} \label{d72e50} \par Hier lautet die Antwort definitiv: Nein. Die Zeiten, in denen es notwendig war, sich zum Allround-Programmierer fortzubilden, um Linux überhaupt zum Laufen zu bringen, haben wir hinter uns. Natürlich benötigt man nach wie vor gewisse Computerkenntnisse, um Linux zu administrieren, aber wenn mal alles läuft (oder von jemand anderem zum Laufen gebracht wurde), ist Linux nicht schwerer zu handhaben wie andere Betriebssysteme, die gern mit ihrer Benutzerfreundlichkeit hausieren gehen. \section{Wieso sich dann mit Programmierung beschäftigen?} \label{d72e64} \par Programmieren ist Fun - natürlich, Bergsteigen, Schifahren oder Zeichnen gefallen den Leuten, die sich dafür interessieren, ganz hervorragend, wohingegen es andere Zeitgenossen gibt, die damit gar nichts anzufangen wissen, und so verhält es sich auch mit dem Programmieren. Dennoch sollte man dies nicht zum Anlass nehmen, nicht herauszufinden, zu welche Sorte Mensch in Bezug aufs Programmieren man denn gehört - sonst verpasst man den erhabenen Einblick in ''eine innere Welt, wo niemand jemals zuvor gewesen ist''. \par Ein paar Programmierkenntnisse helfen in vielen Situationen, stumpfsinnige Arbeit zu vermeiden. Beispiel: man hat eine Seite aus dem WWW heruntergeladen, die man gerne ausdrucken und ablegen möchte; leider stellt sich beim Drucken heraus, dass die kleinste Schriftart etwas zu fusselig geworden ist. Mann kann jetzt ''von Hand'' bei jedem zu kleinen Absatz die Schriftgröße erhöhen - ab mittlerer Dokumentlänge keine Tätigkeit, die einen zum Jauchzen bringt; aber mit der geeigneten Programmiersprache ist in Minutenschnelle ein Skript geschrieben, dass die stumpfsinnige Arbeit im Nu verrichtet. ''Die Faulen arbeiten, die Intelligenten optimieren''. \par Programmieren erweitert die Möglichkeiten, das Gerät Computer besser zu beherrschen; man bekommt ein Gespür dafür, was geht und was nicht und traut sich plötzlich Dinge in Angriff zu nehmen, die einem vor kurzen noch nicht lösbar erschienen sind. \par Je mehr man in die Programmierung eintaucht, desto besser versteht man die Funktionsweise des Rechners und des Betriebssystems. Zu den schönsten Momenten eines Programmierenden gehören jene, wo ein bislang undurchschaubares Phänomen sich auflöst in eine elegante Gedankenkonstruktion. \par Linux ist nicht vom Himmel gefallen; Linux wurde uns gebracht von einer großen Gemeinde an Freiwilligen, die unentgeltlich Schwerstarbeit leisten. In vielen zufriedenen Benutzern schlummert daher der Wunsch, der Entwicklergemeinde etwas zurückgeben zu können - und die beste Möglichkeit hierfür ist, aktiv zur Weiterentwicklung von Linux beizutragen. \par Um ein altes Vorurteil auszuräumen: um Programmieren zu können, ist es nicht nötig, die Mathematik gut zu kennen. Natürlich muss man sich eine gewisse Form des Denkens antrainieren, die auch beim Verständnis der Mathematik hilfreich ist, aber diese Fähigkeit muss sich nicht unbedingt in mathematischer Begabung äußern; wer z. B. gerne Kreuzworträtsel oder Denksportaufgaben löst, ein analytisches Ohr für Musik besitzt oder gut Schach spielt, beherrscht dieses Denken höchstwahrscheinlich auch, während z. B. die Fähigkeit, diskrete Faltungssummationen über unendliche nichtkonvergente Reihen auszurechnen über das Programmiertalent noch nicht viel verrät. \par Was aber nicht verschwiegen werden soll: ohne grundlegende Kenntnisse der englischen Sprache geht so gut wie nichts; natürlich gibt es Einführungsbücher in allen möglichen Sprachen, aber bei der Komplexität heutiger Entwicklungssysteme führt kein Weg an Dokumentationen vorbei, die nunmal nur in Englisch vorliegen. Man sollte in der Lage sein, diese so flüssig zu lesen, dass es nicht sonderlich anstrengt, zu verstehen, was drin steht. \section{Was für unterschiedliche Arten an Programmiersprachen gibt es?} \label{d72e96} \par Programmiersprachen lassen sich nach unterschiedlichen Kategorien klassifizeren. Zuerst einmal gibt es Sprachen, die zwar oft als Programmiersprachen bezeichnet werden, aber in eigentlichem Sinne keine darstellen: dazu gehören z. B. die Seitenbeschreibungssprache PostScript, die Auszeichnungssprache HTML des World Wide Web oder die Datenbank-Anfragesprache SQL. Daneben gibt es die echten Programmiersprachen, mit denen man dem Computer tatsächlich etwas ''befehlen'' kann. \par Daneben gibt es die Unterscheidung in proprietäre und offene Programmiersprachen; Programmiersprachen heißen i. A. offen, wenn: \begin{list}{*}{} \item sie in allgemein zugänglicher Form standardisiert sind \item eine freie Implementierung existiert \item für mehrere Betriebssysteme Implementierungen existieren \item sie nicht von einem elitären Zirkel, sondern einer offenen Community gepflegt und fortentwickelt wird. \end{list} Sonst heißen sie proprietär; welchen Typ Sprachen der Linuxer bevorzugt, ist nach dem oben gesagten nicht schwer zu erraten... \par Etliche Programmiersprachen sind nur für einen bestimmten Zweck optimiert, für den sie sich dann hervorragend eignen; dafür taugen sie gar nichts, wenn man mit ihnen irgendwas anderes machen will (Nischensprachen). Im Gegensatz dazu sind die Allzwecksprachen prinzipiell für alle Probleme geeignet, auch wenn sie sie unterschiedlich gut oder elegant bewältigen. \par Ein Computer, ''so wie er ist'', versteht genau genommen nur eine Programmiersprache: die Maschinensprache seines Prozessors. Um Programme in anderen Sprache überhaupt zum Laufen zu bringen, muss man einen der folgenden Wege einschlagen \begin{list}{*}{} \item Ein Compiler übersetzt vor der Ausführung das gesamte Programm in die Maschinensprache; das hat u. a. den Vorteil, dass damit eine recht schnelle Ausführung erzielt wird. Nachteil ist, dass das Compilieren selbst sehr zeitaufwändig sein kann und gewisse Programmiertechniken, die dann und wann sinnvoll sind (z. B. sich selbst ändernde Programme), hier nicht eingesetzt werden können. \item Ein Interpreter arbeitet Stück für Stück die Anweisungen der Programmiersprache ab; das geht i. A. auf Kosten der Geschwindigkeit, vereinfacht aber u. U. die Entwicklung von Programmen. \item Um die Vorteile beider Welten vereinen zu können, gibt es auch noch folgende Möglichkeit: die Programmiersprache wird von einem Compiler in eine Zwischensprache (Bytecode) übersetzt, die dann von einem Interpreter (''virutal machine'') hochperformant ausgeführt werden kann. \end{list} \par Um Programmierprobleme zu beschreiben, gibt es unterschiedliche Paradigmen; die wichtigsten sind: \begin{list}{*}{} \item das funktionale Paradigma: man beschreibt, wie verschiedene Funktionen ihre Funktionswerte aus den Eingabewerten bestimmen und beschreibt das Problem als geeignete Komposition mehrerer Funktionen. \item das imperative Paradigma: man gibt dem Computer Anweisungen, wie er das Problem schrittweise lösen kann. \item das objektorientierte Paradigma: man modelliert das Problem mit unterschiedlichen Objekten, die untereinander über wohldefinierte Schnittstellen kommunizieren. \end{list} Das ist nur eine grobe Definition; um zu erkennen, was dies tatsächlich bedeutet, muss man erst etwas Programmiererfahrung sammeln. Darüberhinaus gibt es andere Ansätze in Nischensprachen (z.B. PROLOG: logisches Paradigma) \par In der theoretischen Informatik ist noch der Begriff der ''Turing-Vollständigkeit'' bedeutsam; eine Sprache heißt turing- vollständig, wenn man jedes Problem, das berechenbar ist, mit ihr lösen kann. Eine Allzweck-Sprache ist immer turing-vollständig, es gibt aber auch turing-vollständige Sprachen, die, obgleich sie alles berechnen können, für die Praxis nicht taugen, da sie entweder so kompliziert sind, dass sie keiner beherrschen kann, oder so simpel, dass für eine einfache Addition seitenlange Anweisungsschritte nötig sind... \par Weitere Unterscheidungsmöglichkeiten ergeben sich nach dem Einsatzbereich der Programme: \begin{list}{*}{} \item Dämonen (auch: Services, Dienste) sind Programme, die ständig im Hintergrund laufen sollen und dort irgendwelche Sachen erledigen, z.B. Webseiten ausliefern, Mail weiterleiten, den Drucker steuern usw. Der eigentliche Computerbenutzer kommt mit ihnen so gut wie gar nicht in Berührung. Da für solche Dämonen ein Höchstmaß an Stabilität und Performance sowie eine enge Interaktion mit dem Betriebssystem angestrebt wird, sind sie meist in C geschrieben, es gibt aber auch Ausnahmen. \item Viele Programme sind dazu gedacht, von der Textkonsole aus gestartet zu werden, dabei ggf. Argumente und Funktionen entgegenzunehmen und mit einer Ausgabe zu antworten. Dazu gehören unter anderem die grundlegenden Befehle (cp, ls, rm, ...), Shell-Scripte oder Programme in anderen Skriptsprachen, inbesondere die ''Einweg-Scripte'', die nur für eine einmalig zu erledigende Aufgabe geschrieben und anschließend nicht mehr verwendet werden. \item Die meisten Endbenutzer sind es gewohnt, dass ein Programm über eine gefällige grafische Benutzeroberfläche (GUI) zu bedienen ist. Die meisten Standardsprachen verfügen über Bibliotheken oder Schnittstellen, mit denen sich solche GUI-Programme realisieren lassen können. \item Seit dem Durchbruch des World Wide Web gewinnt die Gattung der webbasierten Programme an Bedeutung: diese nehmen ihre Eingaben über ein Formular im Webbrowser entgegen und liefern als Antwort eine HTML-Seite, die im Browser angezeigt wird; charakteristisch ist, dass Benutzer und Rechner, auf dem das Programm läuft, voneinander entfernt sind. Dies ist die klassische Domäne von Skriptsprachen wie Perl, Python oder PHP. \item Ein bisschen aus dem Rahmen fallen die so genannten ''Sandbox-Programme''; diese sind gar nicht dazu gedacht, direkt vom Betriebssystem heraus gestartet zu werden, sondern machen nur in einer speziellen Umgebung (''Sandbox'') Sinn. Für PROLOG-Programme ist das der PROLOG-Interpreter, für JavaScript der Browser usw. \end{list} \section{Was macht Linux fürs Programmieren so attraktiv?} \label{d72e185} \par Um in die Programmierung einzusteigen, ist Linux ganz besonders gut geeignet: \begin{list}{*}{} \item Linux kommt mit einer kompletten Programmier-Umgebung: neben der Systemsprache C und den unterschiedlichen Shells gibt es Compiler und Interpreter für fast alle gängigen Programmiersprachen, Bibliotheken, Debugging- und Automationstools und Editoren wie Sand am Meer; nichts muss zeitraubend oder kompliziert nachinstalliert werden. \item Linux ist als UNIX-ähnliches System in seiner internen Struktur programmiererfreundlich angelegt - man kann von Haus aus ''in das System hineinschauen'', es wird nicht künstlich verschleiert, wie die einzelnen Komponenten zusammenwirken. Linux ist das Gegenteil eines Systems, das sagt: ''Ich glaube nicht, dass du verstehen kannst, wie ich funktioniere. Ich werde dafür sorgen, dass du mir hilflos ausgeliefert bleibst und ich dir wie ein höheres, überlegenes Wesen vorkomme, mit dem du nur über mysteriöse Rituale kommunizieren kannst.'' \end{list} \ref{inhalt.tex} \end{document}