Linux系统编程入门

一、GCC

1、工作流程

源代码->预处理->汇编代码->目标代码->可执行程序

 

2、常用参数选项

GCC编译选项	说明
-E	预处理指定源文件，不编译
-S	编译指定源文件，但不进行汇编
-c	编译、汇编指定源文件，但是不进行链接
-o [file1]$[file2] / $[file2] -o [file1]$	将文件file2编译成可执行文件file1
-I directory	指定include包含文件的搜索目录
-g	在编译的时候生成调试信息，该程序可以被调试器调试
-D	在编译的时候，指定一个宏
-w	不生成任何警告信息
-Wall	生成所有警告
-on	n的取值范围:0~3。编译器的优化选项的4个级别,-o0表示没有优化,-o1为缺省值，-o3优化级别最高

二、静态库的制作与使用

1、库文件

1、库文件是计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成―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。库文件分为静态库和动态库。

2、库是特殊的一种程序，编写库的程序和编写一般的程序区别不大，只是库不能单独运行。

3、静态库与动态库的区别：

静态库：静态库在程序的链接阶段被复制到了程序中。

动态库：动态库在链接阶段没有被复制到程序中，而是程序在运行时由系统动态加载到内存中供程序调用。

4、库文件的好处：

（1）代码保密；

（2）方便部署和分发。

2、静态库

1、命名规则：libxxx.a

lib—前缀（固定）

xxx—库名（自定义）

a—后缀（固定）

2、静态库的制作

（1）gcc获得.o文件

（2）将.o文件打包，使用ar工具：ar -rcs libxxx.a xxx.o xxx..o

-r:将文件插入备存文件中

-c:创建备存文件

-s:索引

3、静态库的使用

gcc main.c -o app -I include -l ./calc -L ./lib

-I:指定包含头文件的路径

-L:指定静态库的路径

-l:指定静态库的名称

三、动态库的制作和使用

1、动态库

命名规则

(1)Linux: libxxx.so

lib：前缀（固定）

xxx:库的名字（自定义）

.so：后缀（固定）

(2)Windows: libxxx.dll

2、动态库的制作

1、gcc得到.o文件，得到和位置无关的代码

gcc -c -fpic/-fPIC a.c b.c

2、得到动态库

gcc -shared a.o b.o -o libcalc.so

3、动态库的使用

1、使用方式

与静态库相似gcc main.c -o app -I include -l ./calc -L ./lib

2、工作原理

静态库：GCC进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中

动态库：GCC进行链接时，不会把动态库中代码打包到可执行程序中

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

定位共享库文件：当系统加载可执行代码时，知道其所依赖的库的名字，但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，由ld_linux.so来完成，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加载到内存中。

3、配置环境变量

（1）临时配置

终端输入脚本：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:动态库路径

$表示获取初始的LD_LIBRARY_PATH的内容

（2）永久配置

a、用户级

配置.bashrc

(1)vim .bashrc
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:动态库路径
(2)source .bashrc

b、系统级

配置/etc/profile

(1)sudo vim /etc/profile
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:动态库路径
(2)source /etc/profile

使用时需要配置环境变量

四、静态库与动态库的对比

	静态库	动态库
优点	静态库北大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	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	消耗系统资源，浪费内存 更新、部署、发布麻烦	加载速度比静态库慢 发布程序时需要提供依赖的动态库

五、MakeFile

1、基础

（1）MakeFile文件定义了一系列的规则来指定那些文件需要先编译，哪些文件后编译，哪些文件需要重新编译

（2）作用：自动化编译。MakeFile一旦写好，只需要make命令，整个工程就能完全自动编译。

2、文件命名和规则

（1）文件命名：makefile或Makefile

（2）Makefile规则：一个Makefile文件中可以由一个或多个规则

目标 ...: 依赖 ...
    命令(Shell命令)
    ...

目标：最终要生成的文件

依赖：生成目标所需的文件或目标

命令：通过执行命令对依赖操作生成目标（命令前必须Tab缩进）

3、工作原理

（1）命令在执行之间，需要先检查规则中的依赖是否存在

如果存在，执行命令；

如果不存在，向下检查其他规则，检查是否有一个规则是用来生产这个依赖的，若找到则指令命令。

（2）检查更新，在执行规则中的命令时，会比较目标和依赖文件的时间

如果依赖的时间比目标的时间晚，需要重新生成目标

如果依赖的时间比目标的时间早，目标不需要更新，对应规则中的命令不需要被执行

4、变量

（1）自定义变量

变量名=变量值 var=hello

（2）预定义变量

变量名	作用
AR	归档维护程序的名称，默认值为ar
CC	C编译器的名称，默认值为CC
CXX	C++编译器的名称，默认值为g++
$@	目标的完整名称
$<	第一个依赖文件的名称
$^	所有依赖文件

（3）获取变量的值

$(变量名)

5、模式匹配

%：通配符

6、函数

六、GDB调试

1、什么是GDB调试

1、定义：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

2、功能：

（1）启动程序，可以按自定义的要求运行程序；

（2）可以让程序在所指定的调置的断点处停住；

（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。

2、准备工作

通常，在为调试而编译时，我们会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