UNIX-Linux操作系统环境介绍
UNIX-Linux系统环境介绍
- UNIX操作系统
- Linux操作系统
- GNU编译器
- 库
- 静态库
- 共享库
- 动态加载共享库
- 辅助工具
UNIX操作系统
- 丹尼斯.里奇、肯.汤姆逊于1971年左右，在美国贝尔实验室使用C语言开发了这款操作系统。特点是多用户、多任务，支持多种处理器架构，高安全性、高可靠性、高稳定性。既可以构建大型关键业务系统的商用服务器，也可以构建面向移动端的、手持设备等相关的嵌入式应用。
- 三大衍生版本：
1、System V:银行电信在使用的服务器系统
2、Berkley:MacOS、iOS
3、Hybrid:Minix、Linux
Linux操作系统
- 类Unix系统，免费开源，它值得是系统的内核，凡是使用这种内核的操作系统都叫做Linux系统，严格来说是Linux内核，隶属于GNU工程。
- GNU工程是自由软甲基金会所创立的一个开源组织，基本原则就是共享，主旨是发展出一个有别于商业Unix的免费且完整的类Unix系统——GNU Not UNIX。目前Linux内核由它进行维护，所以也叫GNU Linux。
- GPL通用公共许可证：允许对某些成果及派生成果重用、修改、复制，对所有人都是自由的，但不能声明做了原始工作，或声明由他人所做。
- POSIX标准：Portable Operating System Interface，统一的系统编程接口规范，它规定了操作系统以接口形式提供的功能的名字、参数、返回值，它保障了应用程序源码的可移植性，而Linux完全遵循了这个标准。
GNU编译器
1、支持众编程语言、平台
2、构建过程（C代码如何变成可执行文件）
预处理：把程序员编译的C代码翻译成标准C代码
汇编：把预处理后的C代码翻译成汇编代码
编译：把汇编代码翻译成二进制指令
链接：把若干个目标文件合并成一个可执行文件
3、gcc -v 查看版本
4、文件后缀
.h 头文件
.gch 头文件的编译结果，一般删除
.c 源文件
.i 预处理文件
.s 汇编文件
.o 目标文件
.a 静态文件
.so 共享库文件
5、参数
-static 优先使用静态库
-E 预处理
-S 汇编
-c 编译（生成目标文件）
-o 指定编译结果的名字
-Wall 产生尽可能多的警告
-Werror 把警告当作错误处理
-x 指定编译语言
-g 生成调试信息
-On 优化等级
-D 在编译时定义宏
-l 链接时添加库
-I 指定头文件的查找路径，配置环境变量
1、打开 vim ~/.bashrc
2、在文件末尾，添加一行export C_INCLUDE_PATH=$C_INCLUDE_PATH:NEW_PATH
3、重新加载配置文件 source ~/.bashrc
注意：如果要删除环境变量需要在~/.bashrc文件中删除环境变量后，退出终端重新打开。
头文件的作用：
1、说明对应.c文件中的内容有哪些（声明函数、全局变量）
2、定义结构、联合、枚举、宏。
3、类型重定义
6、预处理指令
#include 文件包含，注意区分""和<>
#define 宏常量和宏函数
# 把标识符转换成字符串
## 合并标识符
#undef 删除宏
#line 指定行号
#if 根据条件决定代码是否生成，可以尽量减小可执行文件的大小
#ifndef 头文件卫士，防止头文件被重复包含
#error 在编译期间产生错误
#warning 在编译期间产生警告
#pragma GCC dependency “demo.c” 用于监控文件，防止所依赖的文件，修改后而不知道
#pragma GCC poison goto 用于禁用某些标识符
#pragma pack(n) 设置结构、联合的补齐和对齐字节数 n必须是2的较小次方且比默认值小
库
- 库就是目标文件的集合，我们把不需要升级更新维护的代码打包合并在一起，方便使用，也可以对源代码进行保密。
- 静态库在使用时是把被调用的代码复制到调用模块中，然后再执行程序时，静态库就不需要了。
- 静态库的执行速度快，但占用空间大，当苦衷的内容发生变化时，需要重新编译生成程序，不能轻易修改库中的内容。
- 而共享库只是在调用模块中嵌入调用代码的在库的相对位置的地址，当执行程序时，共享库会和程序一起加载到内存中，当执行到调用库中代码的指令时跳转到共享库中执行，执行完毕后再跳转回来。
- 共享库占用空间小，方便更新（共享库发生变化后，程序不需要再次编译），相对于静态库执行效率略低。
- 静态库的扩展名为.a 共享库（动态库）的扩展名为.so
静态库
1、创建静态库
编写源代码：vi .c/.h
编译源代码：gcc -c xxx.c -> xxx.o
打包生成静态库：ar -r libxxx.a x1.o x2.o ...
ar的命令的一些参数：
-r 把目标文件添加到静态库中，已经存在的更新，库文件不存在则创建
-q 把目标文件追加到静态文件末尾 ar -q libmath.a add.o
-d 从静态库中删除目标文件 ar -d libmath.a add.o
-t 显示静态库中有哪些目标文件 ar -t libmath.a
-x 把静态库拆分成目标文件
2、调用静态库
（1）直接调用：调用者要和库再同一路径下
gcc main.c libxxx.a
（2)设置环境变量：设置方法于C_INCLUDE_PATH类似
1、打开vim ~/.bashrc 文件
2、在文件末尾添加一行 export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:库文件的路径
3、重新加载配置文件 source ~/.bashrc
4、编译时要指定库名 gcc main.c -lmath
（3）设置编译参数：-L路径
gcc main.c -L路径 -lmath
3、运行
在编译时已经把被调用函数的二进制复制到可执行文件中了，再执行时不再需要静态库文件。
共享库
1、创建共享库
编写源代码：vi .c/.h
编译出位置无关的目标文件：gcc -c -fpic xxx.c -> xxx.o
链接生成共享库：gcc -shared x1.o x2.o x3.o... -o libxxx.so
2、调用共享库
（1）直接调用：调用者要和库再同一路径下
gcc main.c libxxx.so
（2)设置环境变量：设置方法于C_INCLUDE_PATH类似
1、打开vim ~/.bashrc 文件
2、在文件末尾添加一行 export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:库文件的路径
3、重新加载配置文件 source ~/.bashrc
4、编译时要指定库名 gcc main.c -lmath
（3）设置编译参数：-L路径
gcc main.c -L路径 -lmath
3、运行
在使用共享库时，调用者只是记录了被调代码在库中的位置，因此在执行时需要共享库同时被加载。操作系统会根据LD_LIBRARY_PATH环境变量的设置来加载共享库。
动态加载共享库
头文件：#include
1、加载共享库
void *dlopen(const char *filename,int flag);
filename :共享库的库名，或路径
flag:
RTLD_LAZY 使用时才加载
RTLD_NOW 立即加载
返回值：共享库的句柄（类似文件指针）
2、获取标识符地址并使用
void *dlsym(char *handle,const char *symbol);
handle:共享库的句柄
symbol:标识符的名字
返回值：标识符在共享库中的位置（地址，可以解引用或跳转过去）
3、卸载共享库
int dlclose(void *handle);
handle：共享库的句柄
返回值：成功返回0，失败返回-1
4、获取错误信息
char *dlerror(void);
返回值：会把在使用共享库的过程中出现的错误，以字符串形式返回
辅助工具
nm：查看目标文件、可执行文件、静态库、共享库中的符号列表
ldd：查看可执行程序所依赖的共享库
strip：减肥，去除掉目标文件、可执行文件、静态库和共享库中的符号列表、调试信息。
objdump：显示二进制模块的反汇编信息。