《后台开发核心技术与应用实践》（二）

3. 常用STL的使用

3.1. string

（1）string类的实现（使用strlen、strcpy、strcat、strcmp等，注意判NULL）。
（2）C++字符串和C字符串的转换：data()以字符形式返回字符串内容，但不添加’\0\；c_str()返回一个以’\0’结尾的字符数组；copy()把字符串内容复制或写入既有的c_string或字符数组内。
（3）string和int互转：snprintf()、strtol/strtoll/strtoull.
（4）常用成员函数：capacity()、max_size()、size()、length()、empty()、resize()

3.2. vector

（1）容器大小size()指元素个数，容量capacity()指分配的内存大小
（2）遍历：for(int i=0;i、for(iter=ivector.begin();iter!=ivector.end();iter++)、for_each
（3）查找find()、删除erase()／pop_back()、增加insert()／push_front()，注意for 循环遍历删除时的坑：for语句条件里删除元素时，返回值指向已删除元素的下一个位置，不是删除元素时则直接++
（4）reserve()提前设定容量大小；swap()强行释放vector所占内存

3.3. map

（1）map内部自建一颗红黑树，具有对数据自动排序的功能。须回顾二叉树、红黑树。。。
（2）插入pair数据、数组方式插入、数据方式覆盖插入
（3）遍历：利用前向迭代器、利用反向迭代器、数组方式
（4）查找find()、删除erase()、排序less/greater

3.5. set

（1）创建、插入元素、删除元素、查找元素等。。

4.编译

4.1.编译与链接

（1）过程：预处理(prepressing)，编译(compilation)，汇编(assembly)，链接(linking)

（2）预处理：主要处理那些源代码文件只能够的以”#”开始的预编译指令。比如“#include”、“#define”，过滤所有注释，添加行号，保留#pragma编译器指令等
（3）编译：扫描（词法分析）、语法分析、语义分析、源代码优化、代码生成和目标代码优化

（4）链接：把各个模块之间相互引用的部分都处理好，使得各个模块之间能够正确的衔接。
原理：把一些指令对其他符号地址的引用加以修正。链接过程主要包括了地址和空间分配、符号决议和重定位等

（5）静态链接库和动态链接库

1.动态链接库有利于进程间资源共享；
2.动态链接库升级容易，用静态库则需要重新编译；
3.许多进程或应用程序可在磁盘上共享动态库的一个副本，可节省内存和减少交换操作，节省磁盘空间；
4.静态链接库在编译的时候将库函数装载到程序中，执行速度更快。

（6）g++和gcc

1.后缀为.c的，gcc将其当作C程序，而g++当作是C++程序；后缀为.cpp的，两者都认为是C++程序；
2.编译阶段，g++会自动调用gcc，两者等价；但因为gcc不能自动和C++程序使用的库链接，所以通常用g++来完成链接，所以通常直接用g++编译、链接；
3.extern”C”与gcc／g++并无关系。

4.2.makefile的撰写

（1）书写规则，第一部分为依赖关系，第二部分为生成目标的方法：

target  : prerequisites 
<tab>command
<tab>command

target也就是一个目标文件，可以是.o文件，也可以是执行文件，还可以是一个标签（Label）。
prerequisites就是，要生成那个target所需要的文件或是目标。
command也就是make需要执行的命令（任意的Shell命令）。这里要注意的是在命令前面要加上一个tab键，不是空格，是按一个tab键按出来的空格。
（2）make clean用于清除编译产生的二进制文件，保留源文件：

clean:
    @echo "cleaning project"
    -rm main *.o
    @echo "clean completed"

在rm命令前面加了一个小减号的意思就是，也许某些文件出现问题，但不要管，继续做后面的事
（3）变量,用$(objects)的方式来使用
（4）$@扩展成当前规则的目的文件名；$<扩展成依靠列表中的第一个依靠文件；$^ 扩展成整个依靠列表（除掉重复文件名）

4.3.目标文件

（1）目标文件：源代码编译后但是没有进行链接的那些中间文件，比如win下的.obj文件、linux下的.o文件，与可执行文件的内容以及格式很类似。

目标文件中的内容至少有编译后的机器指令代码、数据。还包括连接时所需要的一些信息，比如符号表、调试信息、字符串等。一般，目标文件会将这些信息按照不同的属性进行分段（其实就是多个一定长度的区域）。

（2）ELF文件主要由文件头（ELF header）、代码段（.text）、数据段（.data）、.bss段、只读数据段（.rodata）、段表（section table）、符号表（.symtab）、字符串表（.strtab）、重定位表（.rel.text）如下图所示：

（3）代码段与数据段分开的原因：

1.权限分别管理。对进程来说，数据段是可读写的，指令段是只读的。这样可以防止程序指令被改写。
2.指令区与数据区的分离有助于提高程序的局部性，有助于对CPU缓存命中率的提高。
3.当系统运行多个改程序的副本的时候，他们对应的指令都是一样的，此时内存只需要保留一份改程序的指令即可。当然，每个副本进程的数据区域是不一样的，他们是进程私有的

（4）阅读ELF文件的工具readelf；获得二进制文件里符号的工具nm；减少目标文件大小的工具strip

5.调试

5.1.strace

（1）通过跟踪系统调用观察程序在后台所做的事情
（2）跟踪信号传递
（3）统计系统调用

5.2.gdb

（1）常用调试命令

命令	描述
backtrace（或bt）	查看各级函数调用及参数
finish	连续运行到当前函数返回为止，然后停下来等待命令
frame（或f） 帧编号	选择栈帧
info（或i） locals	查看当前栈帧局部变量的值
list（或l）	列出源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行
list 行号	列出从第几行开始的源代码
list 函数名	列出某个函数的源代码
b 行号	在第几行设置断点
b 函数名	在函数处设置断点
next（或n）	执行下一行语句
print（或p）	打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
quit（或q）	退出gdb调试环境
set var	修改变量的值
start	开始执行程序，停在main函数第一行语句前面等待命令
step（或s）	执行下一行语句，如果有函数调用则进入到函数中

（2）用gdb分析、定位coredump文件

5.3.top

实时显示系统中各个进程的资源占用状况

使用参考

5.4.ps

列出刚刚那一时刻正在运行的进程快照

参数	功能
a	显示所有进程
-a	显示同一终端下的所有程序
-A	显示所有进程
c	显示进程的真实名称
-N	反向选择
-e	等于“-A”
e	显示环境变量
f	显示程序间的关系
-H	显示树状结构
r	显示当前终端的进程
T	显示当前终端的所有程序
u	指定用户的所有进程
-au	显示较详细的资讯
-aux	显示所有包含其他使用者的行程
-C<命令>	列出指定命令的状况
–lines<行数>	每页显示的行数
–width<字符数>	每页显示的字符数
–help	显示帮助信息
–version	显示版本显示

5.5.Valgrind

（1）Valgrind包括如下工具：

1.Memcheck。这是valgrind应用最广泛的工具，一个重量级的内存检查器，能够发现开发中绝大多数内存错误使用情况，比如：使用未初始化的内存，使用已经释放了的内存，内存访问越界等。这也是本文将重点介绍的部分。
2.Callgrind。它主要用来检查程序中函数调用过程中出现的问题。
3.Cachegrind。它主要用来检查程序中缓存使用出现的问题。
4.Helgrind。它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。
5.Massif。它主要用来检查程序中堆栈使用中出现的问题。
6.Extension。可以利用core提供的功能，自己编写特定的内存调试工具

(2)linux下典型C程序内存空间布局:

（3）堆／栈的区别

1)申请方式： 栈区内存由系统自动分配，函数结束时释放；堆区内存由程序员自己申请，并指明大小，用户忘释放时，会造成内存泄露，不过进程结束时会由系统回收。
2)申请后系统的响应： 只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出；堆区，空闲链表，分配与回收机制，会产生碎片问题（外部碎片）–>（固定分区存在内部碎片（分配大于实际），可变分区存在外部碎片（太碎无法分配））。
3)申请大小的限制：栈是1或者2M，可以自己改，但是最大不超过8M；堆，看主机是多少位的，如果是32位，就是4G
4)申请效率：栈由系统自动分配，速度较快，程序员无法控制；堆是由new分配的内存，一般速度较慢，而且容易导致内存碎片，但是用起来方便！
5)存储内容：栈，函数调用（返回值，各个参数，局部变量（静态变量不入栈））；堆，一般在堆的头部用一个字节存放堆的大小，堆中的具体内容由程序员安排。
6)存取效率的比较：栈比堆快，Eg :char c[] = /”1234567890/”;char *p =/”1234567890/”;读取c[1]和p[1],c[1]读取时直接吧字符串中的元素读到寄存器cl中，而p[1]先把指针值读到edx中，再根据edx读取字符，多一次操作。
7)管理方式不同：栈，数据结构中的栈；堆，链表
8)生长方向：栈，高到低；堆，低到高

（4）Valgrind安装／使用
使用参考

《后台开发核心技术与应用实践》（一）
《后台开发核心技术与应用实践》（二）
《后台开发核心技术与应用实践》（三）
《后台开发核心技术与应用实践》（四）