第2课｜开发环境安装与配置

序安InToo
23 阅读7分钟

本课目标

完成本课后，你将能够：

  • 在Windows、macOS或Linux系统上安装完整的Ada开发环境

  • 使用GNAT工具链编译和运行Ada程序

  • 配置适合初学者的代码编辑器或集成开发环境（IDE）

  • 理解Ada项目的文件结构和编译流程

  • 成功编写、编译并运行你的第一个Ada程序

一、认识GNAT工具链

1.1 什么是GNAT？

GNAT（GNU NYU Ada Translator）是Ada语言最广泛使用的开源编译器，基于GCC（GNU Compiler Collection）构建。

历史背景：GNAT最初由纽约大学（NYU）在1992-1994年间开发，1995年成为GNU项目的一部分。如今由AdaCore公司主导维护，同时社区版完全免费。

GNAT包含的核心工具：

工具命令用途
GNAT编译器gnatmake / gcc -c编译Ada源文件
GNAT绑定器gnatbind处理语言运行时依赖
GNAT链接器gnatlink生成可执行文件
GPS/GNATstudiognatstudio集成开发环境（IDE）
GNATcheckgnatcheck代码风格检查
GNATtestgnattest单元测试框架

1.2 选择哪个版本？

Ada标准历经多次修订，GNAT支持情况如下：

Ada版本年份主要特征GNAT支持
Ada 831983初始标准完全支持
Ada 951995面向对象、受控类型完全支持
Ada 20052005接口类型、改进并发完全支持
Ada 20122012契约式编程、方面规范完全支持（本课程使用）
Ada 20222022并行块、改进泛型部分支持（开发中）

本课程统一使用Ada 2012标准，这是目前工业界最成熟、工具链支持最完善的版本。

二、Windows系统安装

2.1 下载GNAT社区版

访问AdaCore官方下载页面：

www.adacore.com/download

选择 "GNAT Community" → "2021"（或更新版本）→ "x86_64-windows"

注意：GNAT Community 2021是最后一个完全免费的社区版，后续版本需注册AdaCore账户。对于学习完全够用。

2.2 安装步骤

1.运行安装程序，选择安装路径（建议默认 C:\GNAT\2021 ）

2.选择组件（建议全选）：

  • GNAT Ada Compiler

  • GNAT Programming Studio (GPS)

  • GDB Debugger

  • Ada Reference Manual

3.完成安装，勾选"Add to PATH"

2.3 验证安装

打开命令提示符（CMD）或PowerShell，输入：

gnat --version

应显示类似输出：

GNAT 11.2.0 (x86_64-w64-mingw32)
Copyright (C) 1996-2021, Free Software Foundation, Inc.

再验证GPS安装：

gnatstudio --version

三、macOS系统安装

3.1 使用Homebrew安装（推荐）

macOS用户建议通过Homebrew安装，更简单且易于管理：

# 安装Homebrew（如未安装）
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

# 安装GNAT
brew install gnat

# 安装GPS（可选，较大）
brew install --cask gnatstudio

3.2 验证安装

gnat --version
which gnatmake

四、Linux系统安装

4.1 Ubuntu/Debian

sudo apt update
sudo apt install gnat gnat-gps

4.2 Fedora/RHEL/CentOS

sudo dnf install gcc-gnat
sudo dnf install gnatcoll-gps  # GPS IDE

4.3 Arch Linux

sudo pacman -S gcc-ada
sudo pacman -S gnatstudio      # AUR

4.4 验证安装

gnat --version
gnatmake --version

五、配置代码编辑器

5.1 方案一：GNAT Programming Studio（GPS）

GPS是AdaCore官方IDE，专为Ada优化，功能包括：

  • 语法高亮与代码折叠

  • 智能跳转与自动补全

  • 集成调试器（GDB）

  • 项目向导与构建管理

启动方式：

  • Windows：开始菜单 → GNAT → GPS

  • macOS/Linux：终端输入 gnatstudio

首次启动配置：

1.选择主题（推荐"Dark"或"Light"）

2.配置字体（推荐等宽字体如Consolas、JetBrains Mono）

3.启用行号显示： Edit → Preferences → Editor → Display → Line numbers

5.2 方案二：VS Code + 插件

VS Code轻量且插件丰富，适合习惯现代编辑器的开发者。

推荐插件：

插件名功能安装命令
Ada & SPARK语法高亮、跳转、格式化扩展商店搜索安装
Ada Debug调试支持配合Native Debug插件

配置tasks.json（按 Ctrl+Shift+P → "Tasks: Configure Task"）：

{
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "Build Ada",
            "type": "shell",
            "command": "gnatmake",
            "args": ["-g", "-O0", "${file}"],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            }
        },
        {
            "label": "Run Ada",
            "type": "shell",
            "command": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
            "dependsOn": "Build Ada"
        }
    ]
}

5.3 方案三：Vim/Neovim

适合终端爱好者，配置 ~/.vimrc ：

" Ada语法高亮（通常内置）
autocmd BufRead,BufNewFile *.adb,*.ads set filetype=ada

" 编译快捷键
autocmd FileType ada nnoremap <F5> :!gnatmake -g -O0 %<CR>
autocmd FileType ada nnoremap <F9> :!./%:r<CR>

六、你的第一个Ada程序

6.1 创建项目目录

mkdir ~/ada_learning
cd ~/ada_learning
mkdir lesson_02
cd lesson_02

6.2 编写Hello World

创建文件 hello.adb （注意扩展名是.adb，代表Ada Body）：

-- 文件名: hello.adb
-- 这是一个简单的Ada程序，演示基本结构

with Ada.Text_IO;  -- 引入标准输入输出包

procedure Hello is
   -- 这是声明部分，此处为空
begin
   -- 这是执行部分
   Ada.Text_IO.Put_Line ("Hello, Ada World!");
end Hello;

代码解析：

部分说明
--Ada的注释符，从 -- 到行尾都是注释
with Ada.Text_IO;with子句，引入外部包（类似 #include 或 import ）
procedure Hello is定义名为Hello的过程（无返回值的子程序）
is分隔声明部分与执行部分
bagin执行部分开始
Ada.Text_IO.Put_Line (...)调用Text_IO包的Put_Line过程，输出字符串并换行
end Hello;程序结束，必须与过程名匹配

Ada命名规范：过程名 Hello 采用PascalCase（首字母大写），包名 Ada.Text_IO 采用点分命名空间。

6.3 编译程序

在终端执行：

gnatmake hello.adb

gnatmake会自动完成以下步骤：

1.编译 hello.adb → 生成 hello.o （目标文件）

2.绑定（bind）→ 处理运行时依赖

3.链接（link）→ 生成可执行文件 hello （Windows为 hello.exe ）

成功输出：

gcc -c hello.adb
gnatbind -x hello.ali
gnatlink hello.ali

6.4 运行程序

Linux/macOS：

./hello

Windows：

hello.exe

输出：

Hello, Ada World!

6.5 清理编译产物

gnatclean hello

或手动删除：

  • hello.o （目标文件）

  • hello.ali （Ada库信息文件，用于依赖分析）

  • hello 或 hello.exe （可执行文件）

七、理解Ada文件扩展名

扩展名全称用途示例
.adbAda Body包体或主程序的实现hello.adb , stack.adb
.adsAda Spec包的规范（接口声明）stack.ads , math_utils.ads
.aliAda Library Information编译器生成的依赖信息hello.ali （自动生成）
.o/.objObject File目标文件（机器码）hello.o （自动生成）

关键规则：

  • 主程序（含 procedure 且无参数）通常放在 .adb 文件

  • 包规范（接口）与包体（实现）分离，分别用 .ads 和 .adb

  • 文件名必须与单元名完全一致（包括大小写，但Ada不区分大小写）

八、常见错误与解决

8.1 错误1：文件名不匹配

现象：

gnatmake Hello.adb

输出： error: "hello.adb" and unit name "Hello" do not match

原因：Linux/macOS区分大小写，文件名必须严格匹配单元名。

解决：统一使用小写文件名，如 hello.adb 。

8.2 错误2：缺少分号

代码：

procedure Bad is
begin
   Ada.Text_IO.Put_Line ("Oops")  -- 缺少分号！
end Bad;

错误信息：

bad.adb:4:01: ";" expected

解决：Ada语句以分号结束， Put_Line 是过程调用语句，必须加 ; 。

8.3 错误3：end后缺少单元名

代码：

procedure Wrong is
begin
   null;
end;  -- 缺少 "Wrong"

错误信息：

wrong.adb:4:04: missing "Wrong" in "end"

解决：Ada强制要求 end 后重复单元名，增强可读性。

8.4 错误4：字符串使用错误引号

错误代码：

Ada.Text_IO.Put_Line ('Hello');  -- 单引号错误！

解决：Ada中字符串用双引号 " ，单引号 ' 用于单个字符，如 'A' 。

九、进阶：多文件项目结构

9.1 创建规范文件（.ads）

创建 greetings.ads ：

-- 文件名: greetings.ads
-- 包规范：声明接口

package Greetings is
   procedure Say_Hello;
   procedure Say_Goodbye;
end Greetings;

9.2 创建包体文件（.adb）

创建 greetings.adb ：

-- 文件名: greetings.adb
-- 包体：实现规范中声明的子程序

with Ada.Text_IO;

package body Greetings is

   procedure Say_Hello is
   begin
      Ada.Text_IO.Put_Line ("Hello from package!");
   end Say_Hello;

   procedure Say_Goodbye is
   begin
      Ada.Text_IO.Put_Line ("Goodbye from package!");
   end Say_Goodbye;

end Greetings;

9.3 修改主程序

修改 hello.adb ：

with Greetings;  -- 引入自定义包

procedure Hello is
begin
   Greetings.Say_Hello;
   Greetings.Say_Goodbye;
end Hello;

9.4 编译多文件项目

gnatmake hello.adb

gnatmake会自动：

1.发现 hello.adb 依赖 greetings

2.编译 greetings.ads （检查规范）

3.编译 greetings.adb （生成包体）

4.编译 hello.adb

5.链接生成可执行文件

十、本课总结

  • GNAT是Ada的主流开源编译器，包含编译、链接、调试完整工具链

  • 安装方式：Windows用安装包，macOS用Homebrew，Linux用包管理器

  • 开发环境：GPS是官方IDE，VS Code适合轻量开发，Vim适合终端

  • 文件类型： .adb （包体/主程序）、 .ads （包规范）、 .ali （编译信息）

  • 编译命令： gnatmake 文件名.adb 一键完成编译链接

  • 关键规范：文件名与单元名匹配， end 后重复单元名，语句用分号结束

十一、课后练习

1.环境验证：确认 gnat --version 能正常输出，截图保存。

2.修改程序：将 hello.adb 改为输出你的姓名和当前日期。

3.故意犯错：尝试去掉 end Hello 中的 Hello ，观察错误信息并理解。

4.扩展包：在 greetings 包中添加 Say_Time 过程，输出"Current lesson: 2"。

5.查阅手册：在GPS中按 F1 或访问 Help → Ada Reference Manual ，查找 Ada.Text_IO 包的规范。

十二、下节预告

第3课｜第一个Ada程序：Hello World深入解析

我们将：

  • 深入剖析 procedure 的完整语法结构

  • 理解 with 子句的多种用法和限制

  • 学习Ada的标识符命名规则和保留字

  • 掌握程序注释的最佳实践和文档生成工具

关键术语表

GNAT：GNU NYU Ada Translator，Ada语言的开源编译器

GPS/GNATstudio：AdaCore开发的集成开发环境

adb/ads：Ada Body（包体）和Ada Spec（规范）的文件扩展名

ALI文件：Ada Library Information，编译器用于依赖跟踪的元数据

gnatmake：GNAT的自动化构建工具，处理多文件编译依赖

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