Применение Free Pascal для поддержки курса системного программирования в Unix

Одной из составных частей системного программирования является совокупность программных средств интерфейса программиста с операционной системой. В этом классическом определении не учитывается то, что системные программы (утилиты) обязательно должны взаимодействовать и с пользователем, поэтому предполагается наличие минимального пользовательского интерфейса (текстовый режим, командная строка).Интерфейс системных вызовов ОС UNIX отличается стабильностью (более 35 лет разработки), компактностью (менее 1000 базовых системных вызовов) и универсальностью (один системный вызов применим к различным ситуациям). В начале нынешнего десятилетия интерфейс системных вызовов ОС UNIX стал основой международного стандарта переносимого открытого программного обеспечения (POSIX).Таким образом, освоение системного программирования в ОС UNIX дает возможность в дальнейшем создавать мобильное программное обеспечение под любую современную операционную систему, удовлетворяющую требования стандарта POSIX (Windows NT/2000/2003/XP, UNIX-подобные системы Linux, FreeBSD, Solaris, Mac OS X).Традиционно в качестве языка системного программирования используется язык Си. Это, в частности, обусловлено тем, что становление языка Си и ОС UNIX проходило в одно и то же время в одном и том же авторском коллективе. Долгое время язык Си выгодно отличался от конкурирующих процедурных языков гибкостью, простотой, переносимостью и компактностью записи. В то же время на рынке образовательных услуг чаще использовался язык Паскаль, отличавшийся высокой степенью формализации и структурирования программ. Как язык для начального обучения программированию, он четко реализовал в своем синтаксисе основные алгоритмические конструкции, содержал в качестве ключевых слова английского языка, имел самоочевидные имена процедур и функций.В процессе своего развития язык Си стал более четко структурированным, менее терпимым к свободной работе с указателями, более полно соответствующим парадигмам структурного программирования. В свою очередь, Паскаль приобрел ограниченную адресную арифметику, способность гибко управлять циклами, модульную структуру и другие позаимствованные у языка Си средства. Такое взаимное обогащение языков-конкурентов привело к тому, что постепенно оба они стали применяться и в системном, и в прикладном программировании.Наивысшая степень гибкости языка Паскаль, эквивалентная Си, но с сохранением традиционного Паскаль-синтаксиса, реализована в кроссплатформенном свободно распространяемом компиляторе Free Pascal.Наличие общих программных библиотек для языков Си и Паскаль, реализованная в семействе компиляторов GCC и Free Pascal, позволяет решать любые задачи одинаковыми или хотя бы однотипными средствами, оставляя различие лишь в синтаксисе.Это позволило нам поставить перед собой следующую цель: создать справочник системного программиста в UNIX на языке Паскаль.Для реализации этой цели мы решили следующие задачи:построили интерфейсную библиотеку к ядру операционной системы UNIX на языке Паскаль, расширяющую функциональность стандартных модулей linux и sysutils;создали аналоги функций библиотеки stdio языка Си для доступа к файлам и процессам;составили систематическое руководство программиста для модулей linux, sysutils и stdio;проиллюстрировали руководство примерами системных утилит.В результате было создано руководство системного программиста в UNIX в среде Free Pascal [1], которое включает такие разделы:Основные понятия и терминологияФайлРабота с файламиКаталоги, файловые системы и специальные файлыПроцессСигналы и их обработкаМежпроцессное взаимодействие при помощи программных каналовДополнительные методы межпроцессного взаимодействияТерминалСокетыСтандартная библиотека ввода/выводаРазные дополнительные системные вызовы и библиотечные процедуры.Особенностью выбранных средств реализации поставленных задач является их открытость, низкая стоимость и переносимость. Это позволяет разработанному программному обеспечению функционировать под управлением многих операционных систем.