Linu軟件開發(fā)概述

1、第一部分 Li nux G編程框架及編程基礎第1章Linu軟件開發(fā)概述1.1 關于 LinuxLinuxF 199年誕生于芬蘭。大學生Li nus Torvald由于沒有足夠的錢購買昂貴的商用操作系統(tǒng)，于是自己編寫了一個小的操作系統(tǒng)內(nèi)核，這就是LinuX勺前身。Linus Torval將S操作系統(tǒng)的源代碼在In ter n吐公布，受到了計算機愛好者的熱烈歡迎。各種各樣的計算機高手不 斷地為它添加新的特性，并不斷地提高它的穩(wěn)定性。1994年, Linux 1.正式發(fā)布?，F(xiàn)在，Lin ux已經(jīng)成為一個功能強勁的32位的操作系統(tǒng)。嚴格地說，Linux只是一個操作系統(tǒng)內(nèi)核。比較正式的稱呼是GNU操作系

2、統(tǒng)，它使用Linux內(nèi)核。GNU的意思是 GNU s notUni*GNU不是Unix 種詼諧的說法，意指GNU是一種類Unix的操作系統(tǒng)。GNU計劃是由自由軟件的創(chuàng)始人Stallma在 20世紀80年代提岀的一個龐大的項目，目的是提供一個免費的類Unix的操作系統(tǒng)以及在上面運行的應用程序。GNU項目在初期進展并不順利，特別是操作系統(tǒng)內(nèi)核方面。Lin u適時而岀，由于它岀色的性能，使它成為GNU項目的操作系統(tǒng)的內(nèi)核。從此以后，GNU項目進展非常迅速：全世界的計算機高手已經(jīng)為它貢獻了非常多的應用程序和源代碼。Linux是遵從GPL協(xié)議的軟件，也就是說，只要遵從GPL協(xié)議，就可以免費得到它的軟件和

3、源代碼，并對它進行自由地修改。然而，對一般用戶來說，從In terne或者其他途徑獲得這些源代碼，然后對它們進行編譯和安裝是技術難度很高的工作。一些應用程序的安裝也都非 常復雜。因而，有一些公司如Red Hat VA等開始介入 Linux勺業(yè)務。它們將 Linux操作系統(tǒng)以及一些重要的應用程序打包，并提供較方便的安裝界面。同時，還提供一些有償?shù)纳虡I(yè)服務 如技術支持等。這些公司所提供的產(chǎn)品一般稱為Linux的發(fā)布版本。目前比較著名的Linux發(fā)布版本有以下幾種：Red Ha 最著名的Linu服務提供商，Inte、Del等大公司都對其有較大投資，該公司 前不久收購了開放源代碼工具供應商Cyg nu

4、公司。SlackWa 歷史比較悠久，有一定的用戶基礎。SUS在歐洲知名度較大。TurboLinux- 在亞洲，特別是日本用戶較多。該公司在中國推岀了TurboLinux 4、4.02和 6.0的中文版，漢化做得很岀色。Debai完全由計算機愛好者和Lin ux社區(qū)的計算機高手維護的Linux發(fā)布版本。Linux進入中國后，在我國計算機界引起了強烈的反響，最近兩年，也岀現(xiàn)了許多漢化的Lin ux發(fā)布版本，影響較大的有以下幾種：XteamL in 北京沖浪平臺公司推岀的產(chǎn)品，中國第一套漢化的Lin ux發(fā)布版本。第1章Lin u軟件開發(fā)概述使使用第一部分LinuxBluePoi 199年底正式推岀

5、的產(chǎn)品，內(nèi)核漢化技術頗受矚目。紅旗Linu 中國科學院軟件研究所和北大方正推岀的LinuX發(fā)布版本。從本質(zhì)上來說，上面所有發(fā)布版本使用的都是同樣的內(nèi)核（或者版本略有不同），因而，它們在使用上基本上沒有什么區(qū)別。但它們的安裝界面不一樣，所包含的應用程序也有所不同。Lin ux之所以大受歡迎，不僅僅因為它是免費的，而且還有以下原因：1）Linu是一個真正的搶占式多任務、多線程、多用戶的操作系統(tǒng)。2）Linu性能非常穩(wěn)定，功能強勁，可以與最新的商用操作系統(tǒng)媲美。3）Linux有非常廣泛的平臺適應性。它在基于Inte公司的x86也包括AMD Cyrix IDT）的計算機、基于 Alpha勺計算機，以及

6、蘋果、Sun SG等公司的計算機上都有相應的發(fā)布版本，甚至在AS/40這樣的機器上都能找到相應的版本。Linux還可以在許多 PDA和掌上電腦以及嵌入式設備上運行。4）已有非常多的應用程序可以在Linuxh運行，大多數(shù)為 SCO Un開發(fā)的應用程序都能在Linux上運行（借助于iBCS軟件包），甚至還比在 SCO Un上運行速度更快。借助 Dosemu 可以運行許多 DOS應用程序，而借助 Wab或 Wine還可以運行許多為 Window設計的軟件。5）Lin ux是公開源代碼的，也就是說，不用擔心某公司會在系統(tǒng)中留下后門（軟件開發(fā)商或程序員預留的，可以繞開正常安全機制進入系統(tǒng)的入口）。6）只

7、要遵從GPL協(xié)議，就可以自由地對Linux進行修改和剪裁。當然，Lin ux的優(yōu)點決不止于此。對計算機專業(yè)人員來說，Lin ux及其相關應用程序也是學習編程的絕好材料，因為這些軟件都提供了完整的源代碼。Lin ux勺岀現(xiàn)為我國軟件產(chǎn)業(yè)趕超世界先進水平提供了極好的機遇，也為我國軟件產(chǎn)業(yè)反 對微軟的壟斷提供了有力的武器。1.2關于Linu的桌面環(huán)境目前使用Lin ux主要在于服務器端。在In ter net有很多服務器都在使用Linux但是，一個操作系統(tǒng)要想得到普及，并占據(jù)一定的市場份額，必須要使非計算機專業(yè)人士都可以輕松 掌握這種系統(tǒng)。而Linux乍為一種類 Unix操作系統(tǒng)，對它的操作一般都是

8、通過復雜的She命 令進行的。因而，應該有一種簡便易學的圖形用戶接口（Graphics User InterfaGU），使用戶使用鼠標就可以完成大多數(shù)工作。在Linux中 GUI由以下幾個部分組成：?窗口系統(tǒng)一組織顯示屏上的圖形輸岀并執(zhí)行基本的文本和繪圖功能。?窗口管理器 一負責對窗口的操作（比如最小化、最大化、關閉按鈕的形狀，窗口邊框外觀等）以及輸入焦點的管理。? 工具包一帶有明確定義的編程界面的常規(guī)庫。?風格一指定應用程序的用戶界面外觀和行為。在Linux發(fā)展的初期，眾多的計算機專家為它貢獻了多種圖形用戶接口，如FVWM95AfterSte等。這些接口模仿了Windows 95Macint

9、osh NestStepAmiga Unix CD等桌面環(huán)境。這些 GUI在一定程度上來說只是其他圖形接口的仿制品，不能提供優(yōu)秀的操作系統(tǒng)所 需要的特性。其后，自由軟件社區(qū)的一批計算機專家開始了KDE項目（K Desktop EnvironmentK桌面環(huán)境），目的是提供一個開放源代碼的圖形用戶接口和開發(fā)環(huán)境。該項目取得了極大的下載成功，KDE成為許多Linux發(fā)布版本的首選桌面環(huán)境。GNU/Li nu項目因此而得到蓬勃發(fā)展。但是，KDE是基于Troll Tech nolo公司的Qt庫的。Qt庫是一個跨平臺的C+類庫，可以用于多種Unix Linux Win3等操作系統(tǒng)。 Qt并不是遵從 GP

10、L或 LGPL協(xié)議的軟件包。它的許可條 件是：如果使用它的免費版本開發(fā)應用程序或程序庫，則所開發(fā)的軟件必須開放源代碼；如 果使用它的商用版本，則可以用以開發(fā)私有的商用軟件。另外，Qt庫是屬于Trol公司的產(chǎn)品，一旦Troll公司破產(chǎn)，或者被收購，自由軟件事業(yè)將受到嚴重打擊。1997年由墨西哥國立自治大學的Miguel de Icaz領導的項目組開始了Gn om開發(fā)計劃。Gnom是GNU Network Object Model Env（iGNUe網(wǎng)絡對象模型環(huán)境 ）的縮寫。該計劃 的最初目的是創(chuàng)建一種基于應用程序?qū)ο蟮募軜?，類似于微軟公司的OLE和COM技術。然而，隨著項目的進展，項目的范圍也

11、迅速地擴大；項目開發(fā)過程中有數(shù)百名程序員加入進來，編 寫了成千上萬行的源代碼。該項目進展很快，1998年發(fā)布了 Gn ome仏0目前的最新版本是于1999年 10月發(fā)布的October Gn o。現(xiàn)在，Gnom已成為一個強勁的GUI應用程序開發(fā)框架，并且可以在任何一種Unix系統(tǒng)下運行。Gnom使用的圖形庫是 Gtk+ 最初為了編寫 GIMP而創(chuàng)建的一套構件庫，它是基于LGP創(chuàng)J建的，可以用它來開發(fā)開放源代碼的自由軟件，也可以開發(fā)不開放源代碼的商用軟件。Gnom的界面與KDE的界面是類似的（Gnom的目的之一就是創(chuàng)建一套類似KDE的桌面環(huán)境），熟悉KDE的用戶無需學習就能夠使用Gnome由于以

12、上幾個原因，Gnome已經(jīng)成為大多數(shù)Lin uX發(fā)布版本的首選桌面環(huán)境。由于Gnom項目的成功，1998年 11月Qt庫的開發(fā)者 Troll公司宣布修改許可證協(xié)議，Qt庫將成為自由軟件。但是獲取Qt庫的許可證很不方便，況且Gnom的進展也很不錯，因而，只要有可能，應該避免使用Qt庫以及KDE從用戶的角度看，Gn om是個集成桌面環(huán)境和應用程序的套件。從程序員的角度看，它是一個應用程序開發(fā)框架（由數(shù)目眾多的實用函數(shù)庫組成）。即使用戶不運行Gnon桌面環(huán)境，用Gnom編寫的應用程序也可以正常運行，但是這些應用程序是可以很好地和Gnom桌面環(huán)境集成的。Gnom桌面環(huán)境包含文件管理器，它用于任務切換、

13、啟動程序以及放置其他程序 的“面板”、“控制中心”（包括配置系統(tǒng)的程序以及一些小東西）等。這些程序在易用的圖形界面背后隱藏了傳統(tǒng)的UNIX Shell Gnom的開發(fā)結構使開發(fā)一致的、易用的和可互相操作的應用程序成為可能。1.3 Linu系統(tǒng)中的軟件開發(fā)1.3.1開發(fā)所使用的庫在Linux下開發(fā)GUI程序的首要問題是采用什么樣的圖形庫。在LinuX勺發(fā)展歷史中曾經(jīng)岀現(xiàn)過多種圖形庫，但是由于自由軟件的特點（沒有技術方面的承諾 ），使得無人繼續(xù)對它們進行維護，或者其他方面的原因，這些庫都已慢慢地被人遺忘了。Gtk+GIMP ToolKitGIMPT具包）是一個用于創(chuàng)造圖形用戶接口的圖形庫。Gtk是

14、基于LGPL授權的，因此可以用Gtk+開發(fā)開放源碼軟件、自由軟件，甚至商業(yè)的、非自由的軟件，并且不需要為授權費或版權費花費一分錢。之所以被稱為GIMPT具包因為它最初用于開發(fā)通用圖片處理程序 ” （General Image Manipulation Prctgraifi,）但是 Gtk已在大量軟件 項目，包括 Gnom中得到了廣泛應用。Gtk+是在Gdk（GIMP Drawing,KiGIMP繪圖包）的基使用第一部分Linux GU編程框架及編程基礎礎上創(chuàng)建的。Gdl是對低級窗口函數(shù)的包裝（對X win do系統(tǒng)來說就是 Xlib讀者可能會看到，在本書中既有GTK又岀現(xiàn)了 Gtk+ 一般用G

15、TK弋表軟件包和共享庫,用Gtk+弋表GTK勺圖形構件集。GTK勺主要作者是：Peter Mattis Spencer Kimball spen（XJosh MacDbnad Gtk圖形庫使用一系列稱為“構件”的對象來創(chuàng)建應用程序的圖形用戶接口。它提供了窗口、標簽、命令按鈕、開關按鈕、檢查按鈕、無線按鈕、框架、列表框、組合框、樹、列 表視圖、筆記本、狀態(tài)條等構件?？梢杂盟鼈儊順嬙旆浅ＸS富的用戶界面。在用Gtk+開發(fā)Gnom的過程中，由于實際需要，在上面的構件基礎上，又開發(fā)了一些新 構件。一

16、般把這些構件稱為Gnom構件（與Gtk+勾件相對應）。這些構件都是Gtk+勾件庫的補充，它們提供了許多Gtk+勾件沒有的功能。從本質(zhì)上來說，Gtk+勾件和Gnom構件是完全類似的東西。GTK本質(zhì)上是面向?qū)ο蟮膽贸绦蚓幊探涌冢ˋPI。雖然完全是用C寫成的，但它仍然是用類和回調(diào)函數(shù)（指向函數(shù)的指針）的方法實現(xiàn)的。1.3.2 Gnom的開發(fā)結構只使用Gtk+構件也可以開發(fā)岀優(yōu)秀的Linux應用程序，但是Gnome構件，特別是GnomeAppGno meUllr等），使開發(fā)界面一致的應用程序變得更加容易。Gnom的一些新特性，如pop參數(shù)分析，保存應用程序設置等也是Gtk+勾件所沒有的。Gnom的應

17、用程序開發(fā)結構核心是一套庫，都是由通用的 ANSI C吾言編寫的，并且傾向于使用在類UNIX的系統(tǒng)上。其中涉及圖形的庫依賴于XWindo系統(tǒng)。Gnom差不多對任何語言都提供了 Gnome A接口，其中包括Ada Scheme Python Per、Tom Eiffel Dylar以及Objective等。至少有三種不同的C+封裝。本書只介紹有關庫的C語言接口，不過，對使用其他語言綁定的用戶來說，它也很有用，因為從C到其他語言之間的轉(zhuǎn)換都是非常直接的。本書包含Gnom庫1.0版本（包括兼容的bug補丁版，比如1.0.9 所有1.0.x版本都是兼容的）Gnom的開發(fā)架構包含以下一些內(nèi)容：1. 非G

18、nom庫Gnom并不是從頭開始的，它充分繼承了自由軟件的傳統(tǒng)一其中許多內(nèi)容來自于Gnome項目開始之前的一些函數(shù)庫。其中一些庫Gnom應用程序開發(fā)架構的一部分，但是不屬于Gnom庫一我們稱之為非 Gnom庫?？梢栽?Gnom環(huán)境中使用這些庫函數(shù)。主要有以下幾種:Glib Glib是 Gnom的基礎，它是一個C工具庫，提供了創(chuàng)建和操作常用數(shù)據(jù)結構的實用函數(shù)。它也涉及到了可移植性問題，例如，許多系統(tǒng)缺乏 sn pri ntf函數(shù)，但是glib包含了一個，稱為g_snprintf（）它能保證在所有平臺上使用，并且比snprintf更安全（它總是將目標字符串以NULI結尾）。Gnome 中使用glib

19、的 1.2版本，可以和任何1.2系列的glib-起工作（.2 等等）。下載第1章Lin u軟件開發(fā)概述使用5Gtk+ Gtk+GIMP Tool的縮寫），是在Gnom應用程序中使用的GUIX具包。Gtk最初是為了設計 GIMP而引入的（GNU圖片處理程序），但是現(xiàn)在已變成通用的庫。Gtk依賴于glibGtk+包中包含了 Gdk它是對底層的X Win do系統(tǒng)庫Xlib的簡化。由于 Gtk使用了 Gdk而不是直接調(diào)用 Xlib,因此Gdl的移植版本允許 Gtk+運行在不同于 X但只有相對較少的修改的窗口 系統(tǒng)上。 Gtk+和Gimp已經(jīng)移植到了 Win32F臺（32位的 Wind

20、ow平臺，包括 Windows 95/98Win dows NT/20上0對Gnom應用程序來說，Gtk具有以下的特性：1）動態(tài)類型系統(tǒng)。2）用C語言編寫的對象系統(tǒng)，可實現(xiàn)繼承、類型檢驗，以及信號/回調(diào)函數(shù)的基礎結構。3）類型和對象系統(tǒng)不是特別針對GU的。4）GtkWidg對像使用對象系統(tǒng)，它定義了 Gtk的圖形組件的使用接口。5）大量的GtkWidg子類（構件）。Gnon在基本 Gtk+勾件集合的基礎上添加了許多其他構件。Gnome 1是在Gtk+ 1.版本的基礎上完成的。ORBit ORB是一個用 C開發(fā)的CORBA 2.2 OR和其他 ORE相比，它短小精悍，但速度更快，同時還支持C語言

21、映射。ORBi是以一整套庫函數(shù)的方式實現(xiàn)的。CORB，或稱作通用對象請求中介構架（Com mon Object Request Broker ArChit是一套對象請求中介，或稱為ORB勺規(guī)范。一個 ORB更類似于動態(tài)鏈接程序，但是它以對象的方式操作，而非子程 序調(diào)用。在執(zhí)行過程中，程序能夠請求一個特定的對象服務；ORB可定位對象并且創(chuàng)建對象和程序連接。例如，一個電子郵件程序可以請求addressbo對象，并且利用它查找人名。與動態(tài)鏈接庫不同，CORBAT以在網(wǎng)絡內(nèi)很好地運行，并且允許不同編程語言和操作系統(tǒng)之間進 行交互。如果熟悉WindoWt作系統(tǒng)下的 DCOM那么CORB與之類似。Imli

22、b Imlib圖片庫）提供一些例程，其中包括加載、存儲、顯示，以及定繪制各種流行的圖像格式 （包括GIF JPEG PNGX及TIFF的函數(shù)。它包括兩種版本：Xlib-onl版本和基于Gdk勺版本。Gnom使用Gdl版本。2. Gnor庫下面所介紹的庫是Gno me-li包;的一部分，并且是專門為Gnom項目開發(fā)的。libgnome libgnom是些與圖形用戶接口無關的函數(shù)集合，Gnom應用程序可以調(diào)用其中的函數(shù)。它包含分析配置文件的代碼，也包含與一些外部實用程序的接口，比如國際化編程接口（通過 GNU getteX包）、變量解析（通過popt包）、聲音編程接口 （通過Enlightenme

23、ntDaemonesoun等。Gnome-li包考慮了與外部庫之間的交互，因此程序員無需關心庫的實 現(xiàn)或可用性。libgnomeui libgnome包含了與 GU相關的Gnom代碼。它由為增強和擴展Gtk功能而設計的構件組成。Gnom構件通常使用用戶接口策略，以提供更方便的API函數(shù)（這樣程序員需要指定的東西較少 ）。當然，這也讓應用程序界面更一致。libg nome主要包含:1）G nomeA構件一般用來為應用程序創(chuàng)建主窗口。它使用Gno meDo構件，允許用戶重新排列工具欄，還可以將工具條從窗口上拖開。2）Gn omeCai構件 用來編寫復雜的、無閃爍的定制構件。6下載使用第一部分Lin

24、ux GU編程框架及編程基礎|3）Gnom內(nèi)置的pixma包括打開、關閉、保存以及其他操作的圖標）用于創(chuàng)建和使用對話框的例程。GnomePixn!構件比GtkPixma功能更多。libg no met中還有幾種其他構件，如Gno meE ntryGn omeFilePic等。這些構件都比Gtk構件庫中的構件功能更強，也更方便。libgnorba libgnorb提供與CORB相關的實用程序，包括安全機制和對象激活。對象激 活是指獲得實現(xiàn)給定接口對象的引用過程，它包括執(zhí)行服務器程序，加載共享庫模塊，或為 已有程序請求新的對象實例等。libzvt這個庫包含一個終端構件（ZvtTerm）可以在Gno

25、m程序中使用它。libart_lgp這個庫包含由Raph Levi編寫的圖形繪制例程。在這里包含的是在LGP許可下發(fā)布的，用在 Gn omeCan構件中的，Raph Levi也銷售它的增強版本。實質(zhì)上它是一 個矢量圖形光柵圖形庫，功能類似于PostScri語言。3. 其他庫這些庫一般使用在 Gnom應用程序中，但它不是Gn ome-li專屬的部分。Gnome-print Gnome-pri目前還是實驗性的，但是非常有前途。它使用libart_lgp庫，可以和GnomeCan一起工作得很好。它提供一個虛擬輸岀設備（稱打印上下文”），因此一段代碼能輸岀到一個打印預覽構件或PostScript文件，

26、還可以輸岀到其他打印機格式。Gnome-pr也包含與打印相關的GU元素，例如打印設置對話框、虛擬字體接口（處理X字體不可打印的問題）。Gnome-xml Gnome-x是還未經(jīng)驗證的 XML引擎，它由 WWW、會的 Daniel VeillOld寫。它能按照樹狀結構分析XML，也能按照 XML輸岀樹狀結構。它對任何需要加載和保存結構化數(shù)據(jù)的應用程序來說是很有用的，許多Gn om應用程序把它作為文件格式使用。這個庫不依賴于任何其他的庫（甚至glib，所以它只是在名義上是一個Gnom庫。然而，可以認為大多數(shù)Gnom用戶都安裝了它，因此如果應用程序使用了這個庫，對用戶來說也沒有什么不方 便。Guil

27、e Guile是 Schen編程語言在一個庫中的實現(xiàn)，它使任何應用程序都能帶有一個嵌 入式的Shem解釋器。它是 GNU項目的正式擴展語言，并且有一些Gnom應用程序也使用它。為應用程序添加擴展語言聽起來挺復雜，但是有了Guile后就微不足道了。一些Gnom應用程序也支持 Per和Python 旦實現(xiàn)了應用程序，同時支持幾種語言就會變得很容易。Guil（在Gnom開發(fā)者心目中有著特殊的地位。Bonobo Bonob是種對象嵌入式結構，類似于Microso的 OLE例如，它允許你在電子表格中嵌入圖表。它將在Gnom中普遍使用。任何應用程序?qū)⒛芡ㄟ^適當?shù)腂o nob組件調(diào)用Gnom庫，顯示 MIM

28、E類型數(shù)據(jù)，例如純文本、HTML或圖像。1.4開發(fā)Linu應用程序的編程語言和編程工具Lin ux是種類Unix的操作系統(tǒng)。傳統(tǒng)Unix下的開發(fā)語言是 C語言。因為 C語言是平臺適應性最強的語言，差不多每種平臺上都會有一個C編譯器。C語言也更易移植，因而，在LinuxT編程的最佳語言應該是C語言，Lin uxh的很多應用程序就是用C語言寫的。當然，也可以使用其他語言。因為Gtk和Gnom是用C語言編寫的，所以在開發(fā)LinuxT的GUI程序時使用 C語言是非常第1章Lin u軟件開發(fā)概述使下載方便的。但是 Gtk+也提供與許多其他語言的接口，如 Ada Scheme Python Per、Tom Eiffel Dylar以及Objective等。如果用 C+語言開發(fā)基于Gtk應用程序，可以使用一個名為Gtk-的函數(shù)庫，它是GTK工具包的C+風格的封裝。如果要用Gtk庫和其他語言，