Разработка прикладных приложений для KolibriOS. Обзор вариантов

Опустим вопрос, зачем это нужно. Это одна из немногих компактных операционных систем open source с поддержкой русского языка, которые шагнули дальше концептуальной версии.

Что нужно для начала разработки для Колибри ОС (КОС)?

Источниками информации для вас будут (начало тут ^[1]):

• Форум, чтобы знать в каком направлении двигаться;
• Вики, хотя к сожалению достаточно фрагментирована, но даст необходимый минимум обзорной информации;
• Исходные тексты программ в хранилище Subversion (SVN);
• Справочник по системным функциям на русском и английском языке SVN:/kernel/trunk/docs/sysfunc*.txt ^[2], или на Вики ^[3];

Чем пользоваться для разработки и что для этого нужно:

1. Подготовить рабочую среду или машину для запуска системы. Можно работать и на живом железе (возможно с проблемами поддержки оборудования). Лично я запускаю ОС в бесплатном для некоммерческого использования VMware Player, но Колибри работает и в QEMU и в VirtualBox, и в Bochs эмуляторе.

   Установить SVN-клиент по выбору – например для командной строки есть SlikSVN ^[4], визуальные RapidSVN ^[5], SubTile ^[6](нужен Firefox runtime), а есть в виде расширения Windows Exporer TortoiseSVN ^[7].
   Полный учебник по работе с SVN ищем в сети, приведу здесь примеры типовых команд для SlikSVN, находясь в нужном каталоге:

   >svn co svn://kolibrios.org/contrib/sdk sdk — получить себе актуальную копию;
   >svn status --show-updates — просмотреть измененные по сравнению с сервером файлы;
   >svn up — обновить свою копию с сервера;
   >svn add *.c — добавить все новые c-файлы под контроль;
   >svn commit --username XXXX --password YYYY -m "метка билда" — загрузить на сервер свои изменения (сначала не забыв проанализировать status);

   Для загрузки исходных текстов с SVN пароль не требуется. Можно для просмотра кода Колибри и приложений пользоваться Web-возможностями сервера SVN, но в нем не видно русскоязычных комментариев в кодировке CP1251 (CP866 поддерживается).

2. Ассемблер FASM, и редактор Tinypad идут в комплекте установленной системы, что естественно для системы, написанной на Ассемблере. Прямо из редактора можно открыть справочник по системным функциям, доску отладочных сообщений Board, оттранслировать программу и запустить ее независимо либо в системном отладчике Mtdbg. Пример программы тоже есть в ISO-образе, еще можно смотреть программы на SVN по пути SVN:/programs/demos.
3. C--. Второй родной язык для этой системы, на котором написаны многие системные утилиты. Похож на С, но вместо стандартной С-библиотеки использует прямые системные вызовы и позволяет работать с регистрами процессора напрямую, за счет чего программа получается компактнее. Лежит тут ^[8], примеры программ, весьма кстати приятно написанных – SVN:/programs/cmm. Библиотека SVN:/programs/cmm/lib. Имеется работающий в Колибри и кросс компилятор для Windows. О нем есть более подробная статья на Хабре ^[9] от Punk_Joker ^[10]
4. Кросс компилятор C/C++ GCC. Хостом может служить Linux или Windows. Лежит тут ^[11], нужно скачать msys-kos32 либо linux-kos32 и SDK с готовыми С-библиотеками для КОС. Кое-какие требуемые для запуска GCC dll под Windows, возможно придется подгрузить отдельно со страницы mingw ^[12], если у вас на машине еще его нет. Использует модифицированную для КОС библиотеку newlib ^[13], которую нужно скачать с SVN:/contrib/sdk/sources/newlib (рядом лежит и libstdc++-v3). В SDK имеется предсобранная libc.dll для динамической загрузки, а для статической компоновки библиотеку придется собрать самому.

   Единственное неудобство кросс-компиляции – нужно каждый раз копировать полученную программу в систему. Варианты – или через FTP если сервер заработает с вашей сетевой картой, или через USB-флэшку, или модифицируя ISO-образ системы (например с помощью Magic ISO Maker) и перезапуская ее. По этому компилятору есть статья на Хабре ^[14] от pascualle ^[15], из которой можно взять makefile. В ближайшей перспективе (уже в тесте) выпуск порта версии gcc 5.4 от ion2 ^[16]

5. Простой компилятор TinyC в виде родного и кросс-компилятора для Windows (можно собрать и для Linux). Взять полный комплект с примерами тут ^[17], проще всего его копировать вместе с программой в Колибри и там использовать. Поддерживает только чистый С, с поддержкой некоторых расширений языка от GCC, например атрибутов и ассемблерных вставок.

Чем пользоваться в качестве редактора при кросс-компиляции? Ваше личное дело, я прописал отдельный toolchain в CodeBlocks.

Компиляция и отладка

Для С отсутствует отладчик исходного кода, потому приходится использовать системный Mtdbg.

Для некоторого удобства можно компилироваться с .map файлом для gcc и с отладочным файлом для tcc – это даст в отладчике подсказку в виде имен функций и частично строк исходника для tcc.

Для GCC поддерживается статическая и динамическая линковка – потому два варианта makefile. Не забудьте при динамической линковке в образ системы в /lib сложить libc.dll и stdlibc++.dll (в ISO версии системы сразу присутствуют)

Примеры строк компиляции для отладки:

• gcc (статическая libc) — строки сложные, потому лучше использовать готовые makefile
  

  >kos32-gcc -c -g -U__WIN32__ -U_Win32 -U_WIN32 -U__MINGW32__ -UWIN32 -I $(SDK_DIR)/sources/newlib/libc/include -o hello hello.cpp — обычная компиляция

  >kos32-ld -static -nostdlib -T $(SDK_DIR)/sources/newlib/static.lds -Map=hello.map -L $(SDK_DIR)/lib -L /home/autobuild/tools/win32/mingw32/lib -o hello hello.o -lstdc++ -lsupc++ -lgcc_eh -lc -lapp -lgcc -lc — линковка с нужным для Колибри форматом файла и созданием .map -файла для отладчика

  >kos32-objdump -d -M intel -S hello.o > hello.asm — создание ассемблерного файла со строками исходного cpp файла для удобства
  >kos32-objcopy hello -O binary — обрезание лишнего и генерация исполняемого файла Колибри

  Немного сложно, но в итоге по map файлу мы можем смотреть физические адреса данных и функций и видеть соответствие ассемблерного и С-кода.

• GCC (libc в виде .dll) — отличие от статической сборки только в строке линковки:
  

  >kos32-ld -static -S -nostdlib -T $(SDK_DIR)/sources/newlib/app.lds --image-base 0 -Map=hello.map -L $(SDK_DIR)/lib -L /home/autobuild/tools/win32/mingw32/lib -o hello hello.o -lstdc++ -lsupc++ -lgcc_eh -lc.dll -lapp -lgcc -lc.dll
• TinyC
  

  > tcc hello.c -o hello -lck -g

  Здесь все проще, поскольку компилятор модифицирован специально для Колибри.

Более экзотичные варианты, но которые могут показаться вам удобными:

1. Использовать другие С-компиляторы или языки согласно этой статье ^[18].
   При рассмотрении примеров программ на С прошу особо обратить внимание, что в системе в разных программах используются разные варианты libс, разработанные в разные исторические эпохи, отличающиеся вызовами системного API:
   • старая menuetlibc, унаследованная от прародительницы menuetOS, <menuet/os.h>, выделяется префиксом функций __menuet, является портом DJGPP. Достаточно часто используется с GCC, хотя я бы счел ее устаревшей и советовал использовать новую newlibc <kos32sys.h>.
   • У tcc своя упрощенная libck, но вызовы API <kos32sys1.h> унифицированы с GCC. Хотя есть еще старая tcc-версия <kolibrisys.h>, ее я лично не тестировал.
   • минимальный набор функций для MSVC. Определяется по файлам «kosSyst.h», «KosFile.h». Устарел
   • минимальный набор функций для для BCC “menuet.h”
   • довольно полная библиотека для WatcomC “kolibri.h”

2. Использовать Oberon. Это как стандартный Pascal, только лучше, а по синтаксису проще чем Object Pascal (Delphi). Описание языка занимает всего 13 страниц. Компилятор и документация тут ^[19], примером использования является fbreader ^[20]. Кстати, пока эта статья готовилась, автор компилятора уже сделал статью про использование Оберона. Ожидайте скоро.
3. Имеются также порты PascalPro ^[21], возможность использования FreePascal, TinyPy ^[22], Lua ^[23], Forth ^[24], Basic ^[25]разной степени готовности. Возможно, эти темы будут раскрыты отдельными статьями.

Подробнее по созданию прикладных программ

Разработка консольных приложений:

В системе отсутствует поддержка консольных приложений через системное API, это как ни странно система с графическим интерфейсом, если вы заметили. Создание таких приложений возможно с использованием системной же библиотеки console.obj, с документацией SVN:/programs/develop/libraries/console. Пример использования на ассемблере – там же examples.

Небольшое отступление – в Колибри формат .obj это не обычный объектный файл для линкера, а динамически загружаемая библиотека формата COFF, с сформированной специальным образом таблицей экспорта. В каждой программе необходимо выполнить ее загрузку через системное API и связывание явным образом. GCC также поддерживает загрузку .dll формата PE.

Для GCC использование консоли для стандартных функций встроено в С-библиотеку libc.

Для TinyC тоже возможно использование libck, но также имеется уменьшенные по размеру кода функции tiny_printf и прямая обертка над console.obj в виде conio.h

Нюансом для КолибриОС является отсутствие потоков ввода-вывода и их перенаправления, потому написать что то типа cat a.txt > aaa.txt | more не получится.

Для взаимодействия консольных программ есть 4 способа:

• использовать функции shell.c
• использовать API для IPC (interprocess communication), SysFn 60
• использовать API для Shared Memory, SysFn 68.22
• использовать API для буфера обмена Clipboard, SysFn 54.1

Также при использовании console.obj ваше приложение будет состоять из двух одноименных процессов, не пугайтесь.

Разработка графических приложений:

Сразу скажу, это очень широкая тема, и в данной статье будет только обзор немногим сложнее Хелловорлрд’а плюс некоторые наметки, куда бы еще посмотреть.

В настоящий момент для разработки графических приложений можно использовать системные вызовы, библиотеку виджетов box_lib и gui.h для C--. Для C тоже выполнена обвязка box_lib, частично в рамках GSoC 2016, расширение GUI-библиотеки запланировано на осень 2016.

Поскольку оконное GUI встроено в ядро, то стандартная заготовка оконной программы очень простая.

Примеры для Ассемблера использования box_lib.

SVN:/programs/develop/libraries/box_lib/asm/trunk/ctrldemo.asm ^[26] и editbox_ex.asm ^[27]

#define MEMSIZE 4096*10
 
#include "../lib/io.h"
#include "../lib/gui.h"
 
void main()
{
        word id;
        dword file;
        io.dir.load(0,DIR_ONLYREAL);
        loop() switch(WaitEvent())
        {
                case evButton:
                        id=GetButtonID();              
                        if (id==1) ExitProcess();
                        break;
         
                case evKey:
                        GetKeys();
                        if (key_scancode == SCAN_CODE_ESC ) ExitProcess();
                        break;
                 
                case evReDraw:
                        draw_window();
                        break;
        }
}
void draw_window()
{
        proc_info Form;
        int i;
        DefineAndDrawWindow(215,100,350,300,0x34,0xFFFFFF,"Window header");
        GetProcessInfo(#Form, SelfInfo);
        for (i=0; i<io.dir.count; i++)
        {
                WriteText(5,i*8+3,0x80,0xFF00FF,io.dir.position(i));
        }
        DrawCaptButton(100, 10, 100, 22, 22, 0xCCCccc, 0x000000, "Button");
        WriteText(100,50,0x80,0,"Textline small");
        WriteText(100,70,0x90,0,"Textline big");
        DrawBar(100, 110, 100, 100, 0x66AF86);
}

Примеры для gcc/tcc:
» svn:/programs/develop/libraries/newlib_example/ ^[28]
» svn:/programs/develop/ktcc/trunk/samples/ ^[29]
» Примеры использования box_lib из C: SVN:/contrib/C_Layer/EXAMPLE/ ^[30]

Компиляция как указана выше, для GCC линковать приложение нужно с ключиком --subsystem windows (или --subsystem native), если у вас не используется консольное окно.

Перечень библиотек можно посмотреть на Wiki. Это и работа с изображениями, и со шрифтами, OpenGL реализации, общесистемные библиотеки.

Автор: KolibriOS Project Team

Источник ^[31]