Kompileerimine ja käivitamine: shell, Python, C, C++, Go, Rust, Java

Loogika

See peatükk ei ole mõeldud nende keelte õppimiseks, vaid ühe väga praktilise vahe mõistmiseks:

• mõni fail käivitatakse tõlgendiga otse
• mõni fail kompileeritakse kõigepealt teise vormi
• mõni tulemus on natiivne binaar
• mõni tulemus vajab eraldi käivituskeskkonda või virtuaalmasinat

See teema seob kokku:

• shebang-rida ja käivitatavad skriptid
• PATH-i ja käskude leidmise
• Dockeri ja koostamistööriistad
• LaTeX-i kompileerimise idee

Kiirülevaade

Eesmärk on mõista, miks eri keelte programmide käivitamine erineb: mõnda tõlgendatakse käivitamise ajal, mõni koostatakse enne eraldi artefaktiks.

Tüüpilised algaja vead

• arvatakse, et kõik lähtefailid on otse käivitatavad
• aetakse segi koostamis- ja käivituskäsk
• unustatakse vaadata, millised failid pärast koostamist tekkisid

Üks kiire võrdlustabel

Shell: skript ja shebang

Shelli näide on kõige lihtsam, sest see on lihtsalt tekstifail, mida loeb shell.

cat > hello.sh <<'EOF'
#!/bin/sh
echo "Tere, maailm!"
echo "Tere, maailm!"
echo "Tere, maailm!"
EOF
chmod +x hello.sh
./hello.sh

Siin:

• fail on tavaline tekstifail
• chmod +x lubab selle käivitada
• shebang #!/bin/sh ütleb, milline shell faili tõlgendab

Teine võimalus on:

sh hello.sh

Siis valid shelli käsurealt ise.

Python: tõlgendatud käivitus

Pythoni näide näeb välja samuti lihtne, aga erinevalt shellist käivitad sa tavaliselt faili Pythoni tõlgendiga.

cat > hello.py <<'EOF'
for _ in range(3):
    print("Tere, maailm!")
EOF
python3 hello.py

Siin:

• lähtefail jääb tekstifailiks
• python3 loeb selle sisse ja käivitab
• tavaliselt ei teki kohe samas mõttes eraldi käivitatavat binaari

C: kompileeri binaariks

C on klassikaline näide keelest, kus lähtekood tuleb kõigepealt kompileerida.

cat > hello.c <<'EOF'
#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        puts("Tere, maailm!");
    }
    return 0;
}
EOF
cc hello.c -o hello-c
./hello-c

Siin:

• hello.c on lähtefail
• cc ... -o hello-c teeb sellest binaari
• ./hello-c käivitab juba kompileeritud programmi

See on oluline vahe võrreldes shelli või Pythoniga: enne käivitamist tuleb ehitada eraldi käivitatav fail.

C++: sarnane C-ga, aga teise kompilaatoriga

cat > hello.cpp <<'EOF'
#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        std::cout << "Tere, maailm!" << std::endl;
    }
    return 0;
}
EOF
c++ hello.cpp -o hello-cpp
./hello-cpp

Loogika on sama nagu C puhul:

• lähtekood
• kompileerimine
• binaar

Go: lihtne tee ühe binaarini

Go sobib käsureaõppeks hästi, sest koostamise loogika on lihtne.

cat > hello.go <<'EOF'
package main

import "fmt"

func main() {
    for i := 0; i < 3; i++ {
        fmt.Println("Tere, maailm!")
    }
}
EOF
go run hello.go
go build -o hello-go hello.go
./hello-go

Siin on kaks eri tööviisi:

• go run kompileerib ja käivitab ühe käsuga
• go build teeb natiivse binaari

Go näitab hästi erinevust käivitamise ja eraldi binaari koostamise vahel.

Rust: koostamistööriist on osa tavalisest töövoost

Rustis kasutatakse väga sageli tööriista cargo.

mkdir -p hello-rust
cd hello-rust
cargo init --bin .
cat > src/main.rs <<'EOF'
fn main() {
    for _ in 0..3 {
        println!("Tere, maailm!");
    }
}
EOF
cargo run
cargo build --release
./target/release/hello-rust

Siin:

• cargo init --bin . teeb projekti karkassi
• cargo run ehitab ja käivitab
• cargo build --release teeb optimeerituma binaari

Rusti näide näitab, et mõnes keeles ei koosne koostamine ainult ühest kompilaatorikäsust, vaid tervest töövoost.

Java: kompileerimine ja eraldi käivituskeskkond

Java on hea kontrast C-le ja Go-le, sest kompileerimine toimub küll enne, aga tulemus ei ole tavaliselt otse natiivne binaar.

cat > Hello.java <<'EOF'
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("Tere, maailm!");
        }
    }
}
EOF
javac Hello.java
java Hello

Siin:

• javac teeb failist Hello.class
• java Hello käivitab selle JVM-is

See on oluline vahe:

• C, C++, Go ja Rust annavad sulle tavaliselt natiivse binaari
• Java annab klassifaili, mida käitab Java käivituskeskkond

Minitest

1. Tee shelliskript, mis prindib sama rea kolm korda.
2. Tee sama Pythonis.
3. Kompileeri väike C programm ja käivita see.
4. Võrdle go run ja go build käitumist.
5. Vaata, mis fail tekib pärast javac Hello.java.
6. Selgita ühe lausega, miks Java erineb C-st käivitamise mõttes.