LInux系统编程入门

一、GCC

GCC（GNU Compiler Collection，GNU 编译器套件）是由 GNU 开发的编程语言编译器。GCC包括 C、C++、Objective-C、Java、Ada 和 Go 语言前端，也包括了这些语言的库（如 libstdc++， libgcj等）

GCC可以使用命令行选项来控制编译器在翻译源代码事应该遵循哪个C标准。例如，“-std = c99”启动GCC时，编译器支持C99标准。

安装命令 sudo apt install gcc g++

查看版本 gcc/g++ -v/--version

GCC工作流程

GCC常用参数选项

二、静态库与动态库

库文件时计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成一种代码仓库，它提供给使用者一些可以直接拿来用的变量、函数或类。

库是一种特殊的程序，编写库和编写一般的程序区别不大，只是库不能单独运行。

库文件有两种，静态库和动态库（共享库），区别是：静态库在程序的链接阶段被复制到了程序中；动态库在运行时由系统加载到内存中供程序使用。

库的好处：代码保密；方便部署和开发

静态库的制作

动态库的制作

工作原理

程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过 ldd （list dynamic dependencies）命令检查动态库依赖关系

当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。对于elf格式的可执行程序，是由ld-linux.so来完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段 ——> 环境变量 LD_LIBRARY_PATH ——> /etc/ld.so.cache文件列表 ——> /lib/，/usr/lib 目录找到库文件后将其载入内存。

静态库的优缺点

优点：静态库被打包到应用程序中，加载速度快；发布程序无需提供静态库，移植方便

缺点：消耗系统资源，浪费内存；库的更新、部署、发布麻烦

动态库的优缺点

优点：可以实现进程间资源共享（共享库）；更新、部署、发布简单；可以控制何时加载动态库

缺点：加载速度比静态库慢；发布程序时需要提供依赖的动态库

三、Makefile

Makefile的作用是“自动化编译”，Makefile文件定义了一系列的规则，指定了文件编译的顺序，以及是否需要重新编译和更复杂的功能操作。

make 是一个命令工具，是一个解释 Makefile 文件中指令的命令工具，一般来说，大多数的 IDE 都有这个命令，比如 Delphi 的 make，Visual C++ 的 nmake，Linux 下 GNU 的 make。

Makefile文件命名和规则

工作原理

变量

模式匹配

函数

四、GDB调试

GDB 是由 GNU 软件系统社区提供的调试工具，同 GCC 配套组成了一套完整的开发环境，GDB 是 Linux 和许多类 Unix 系统中的标准开发环境。

一般来说，GDB 主要帮助你完成下面四个方面的功能： 1. 启动程序，可以按照自定义的要求随心所欲的运行程序 2. 可让被调试的程序在所指定的调置的断点处停住（断点可以是条件表达式） 3. 当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事 4. 可以改变程序，将一个 BUG 产生的影响修正从而测试其他 BUG

准备工作

关掉编译器的优化选项（`-O`），并打开调试选项（`-g`）。另外，`-Wall`在尽量不影响程序行为的情况下选项打开所有 warning，也可以发现许多问题，避免一些不必要的 BUG。

gcc -g -Wall program.c -o program

`-g` 选项的作用是在可执行文件中加入源代码的信息，比如可执行文件中第几条机器指令对应源代码的第几行，但并不是把整个源文件嵌入到可执行文件中，所以在调试时必须保证 gdb 能找到源文件。

GDB命令

五、文件IO

标准C库IO函数

标准C库IO与linux系统IO的关系

虚拟地址空间

文件描述符

Linux系统IO函数

lstat是查看软连接的状态

stat结构体

st_mode变量

文件属性操作函数

#include int access(const char *pathname, int mode); 作用：判断某个文件是否有某个权限，或者判断文件是否存在参数： - pathname: 判断的文件路径 - mode: R_OK: 判断是否有读权限 W_OK: 判断是否有写权限 X_OK: 判断是否有执行权限 F_OK: 判断文件是否存在返回值：成功返回0，失败返回-1 #include int chmod(const char *pathname, mode_t mode); 修改文件的权限参数： - pathname: 需要修改的文件的路径 - mode:需要修改的权限值，八进制的数返回值：成功返回0，失败返回-1 #include #include int truncate(const char *path, off_t length); 作用：缩减或者扩展文件的尺寸至指定的大小参数： - path: 需要修改的文件的路径 - length: 需要最终文件变成的大小返回值：成功返回0，失败返回-1

目录操作函数

#include int chdir(const char *path); 作用：修改进程的工作目录比如在/home/nowcoder 启动了一个可执行程序a.out, 进程的工作目录 /home/nowcoder 参数： path : 需要修改的工作目录
#include char *getcwd(char *buf, size_t size); 作用：获取当前工作目录参数： - buf : 存储的路径，指向的是一个数组（传出参数） - size: 数组的大小返回值：返回的指向的一块内存，这个数据就是第一个参数 #include #include int mkdir(const char *pathname, mode_t mode); 作用：创建一个目录参数： pathname: 创建的目录的路径 mode: 权限，八进制的数返回值：成功返回0，失败返回-1

目录遍历函数

// 打开一个目录 #include #include DIR *opendir(const char *name); 参数： - name: 需要打开的目录的名称返回值： DIR * 类型，理解为目录流错误返回NULL

// 读取目录中的数据 #include struct dirent *readdir(DIR *dirp); - 参数：dirp是opendir返回的结果 - 返回值： struct dirent，代表读取到的文件的信息读取到了末尾或者失败了，返回NULL
// 关闭目录 #include #include int closedir(DIR *dirp);

dirent结构体和d_type

dup和dup2函数

#include int dup(int oldfd); 作用：复制一个新的文件描述符 fd=3, int fd1 = dup(fd), fd指向的是a.txt, fd1也是指向a.txt 从空闲的文件描述符表中找一个最小的，作为新的拷贝的文件描述符 #include int dup2(int oldfd, int newfd); 作用：重定向文件描述符 oldfd 指向 a.txt, newfd 指向 b.txt 调用函数成功后：newfd 和 b.txt 做close, newfd 指向了 a.txt oldfd 必须是一个有效的文件描述符 oldfd和newfd值相同，相当于什么都没有做

fcntl函数

#include #include
int fcntl(int fd, int cmd, ...); 参数： fd : 表示需要操作的文件描述符 cmd: 表示对文件描述符进行如何操作 - F_DUPFD : 复制文件描述符,复制的是第一个参数fd，得到一个新的文件描述符（返回值） int ret = fcntl(fd, F_DUPFD);
- F_GETFL : 获取指定的文件描述符文件状态flag 获取的flag和我们通过open函数传递的flag是一个东西。
- F_SETFL : 设置文件描述符文件状态flag 必选项：O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 不可以被修改可选性：O_APPEND, O)NONBLOCK O_APPEND 表示追加数据 NONBLOK 设置成非阻塞阻塞和非阻塞：描述的是函数调用的行为。

参考资料：牛客c++项目实战

linux运维 Linux

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一、GCC

GCC工作流程

GCC常用参数选项

二、静态库与动态库

静态库的制作

动态库的制作

工作原理

三、Makefile

Makefile文件命名和规则

工作原理

变量

模式匹配

函数

四、GDB调试

准备工作

GDB命令

五、文件IO

标准C库IO函数

标准C库IO与linux系统IO的关系

虚拟地址空间

文件描述符

Linux系统IO函数

stat结构体

st_mode变量

文件属性操作函数

目录操作函数

目录遍历函数

dirent结构体和d_type

dup和dup2函数

fcntl函数

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