【学习记录】从0开始的Linux学习之旅——应用开发（helloworld）

一、概述

    Linux操作系统通常是基于Linux内核，并结合GNU项目中的工具和应用程序而成。Linux操作系统支持多用户、多任务和多线程，具有强大的网络功能和良好的兼容性。本文主要讲述如何在linux系统上进行应用开发。

二、概念及原理

    应用程序通过系统调用与内核进行交互，而驱动程序则提供了硬件设备的访问接口，内核本身则提供了系统调用、驱动框架等基础设施。
    驱动开发：Linux 驱动开发是指为 Linux 内核开发各种设备驱动程序，用于控制和管理硬件设备。驱动程序运行在内核空间，直接与硬件进行交互。Linux 内核提供了丰富的接口和框架，开发者可以编写各种类型的设备驱动，包括网络设备、存储设备、输入设备等。驱动程序通过内核提供的接口与用户空间的应用程序进行通信。
    应用开发：Linux 应用开发是指在 Linux 系统上开发各种类型的应用程序，包括命令行工具、图形界面应用、服务器端应用等。Linux 提供了丰富的开发环境和工具链，开发者可以使用各种编程语言和开发工具进行应用开发。应用程序运行在用户空间，通过系统调用与操作系统内核进行交互，执行各种任务和功能。
    内核开发：Linux 内核开发是指对 Linux 内核本身进行开发和维护。Linux 内核是操作系统的核心，负责管理系统资源、调度任务、提供系统调用等功能。内核开发包括对内核功能的添加和修改，修复内核漏洞，优化性能等工作。内核开发人员通常会编写和维护内核的各种子系统和模块，包括调度器、文件系统、网络协议栈等。

三、准备工作

1. 安装虚拟机VMware
2. 安装ubuntu 22.04
3. 安装vim、vscode等工具

sudo apt update
sudo apt install vim code

四、操作步骤

• helloworld应用开发

    新建一个helloworld.c，可以在界面上直接新建一个文件，也可以使用vim新建文件，vim helloworld.c，在文件中写一个最简单的代码。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

    使用ubuntu系统自带的gcc编译器对helloworld.c文件进行编译，生成a.out文件。

gcc helloworld.c

    在终端中执行a.out文件，执行方式如下：

./a.out

    执行后可以看到应用程序打印出hello world，到这里最基本的应用开发就完成了。这应用开发比想像中简单。

    这个a.out是编译默认生成的名字，为了后期开发的便利，这里我们指定输出成和.c源文件名字一样。只要在编译的时候增加-o name就可以指定输出文件名。

gcc helloworld.c -o helloworld

• 生成Makefile文件

    为了兼容Linux的编译方式，这里我们再引入Makefile的编译方式。在helloworld.c同一级目录下，新建一个Makefile文件（不需要后缀）。在文件中添加如下代码。

# 定义编译器和编译选项
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

# 定义目标文件和源文件
TARGET = helloworld
SRCS = helloworld.c
OBJS = $(SRCS:.c=.o)

# 默认构建规则
all: $(TARGET)

# 生成目标可执行文件
$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

# 生成目标文件
%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<

# 清理生成的文件
clean:
	rm -f $(OBJS) $(TARGET)

其中：

1. 定义了编译器及编译选项：CC定义了编译器为gcc，CFLAGS定义了一些编译选项，如-Wall表示显示所有警告，-g表示生成调试信息。
2. 定义了目标文件和源文件：TARGET定义了最终生成的可执行文件名为helloworld，SRCS定义了源文件列表，OBJS则是所有源文件对应的目标文件列表。
3. 定义了默认构建规则all，它依赖于目标文件$(TARGET)。
4. 定义了生成目标可执行文件的规则，使用了特殊变量$@和$^，分别表示目标文件和所有依赖文件。
5. 定义了生成目标文件的规则，使用了通配符%.o表示所有的目标文件，使用了特殊变量$<表示第一个依赖文件。
6. 定义了清理规则clean，用于清理生成的目标文件和可执行文件。

• make编译

    在当前文件目录下，使用make指令即可对当前目录的文件进行编译。

    同样的，使用以下指令即可调用应用程序。

./helloworld

五、相关链接

【学习记录】从0开始的Linux学习之旅——驱动模块编译与加载
【学习记录】从0开始的Linux学习之旅——编译linux内核