Linux环境编程Day01

程序员必备技能：

    一门编程语言：C语言、C++

    数据结构与算法：表、树、图、查找、排序、STL

    操作系统：UNIX/Linux系统

    网络编程:TCP\IP(Socket技术、TCP、UDP、FTP协议)

    数据库：MySQL

    界面设计：Qt

课程介绍：

    环境介绍

    内存管理

    文件管理

    信号处理

    进程管理

    进程通信

    线程管理

    线程同步

    网络编程

UNIX系统介绍：

    BCPL->newB->C->UNIX->Minix->Linux->gcc

    最早版本诞生于1970年，属于美国贝尔实验室，作者丹尼斯.里奇和肯.汤普逊

    是最早的多用户、多任务、支持多种CPU架构、高安全性、高稳定性、高可靠性

    既能够构建大型关键业务系统的商用服务器、也能支持嵌入式设备

    Minix是一种基于微内核架构的类UNIX系统，并开放全部源代码给大学教学和研究工作，Linux之父林纳斯.托瓦兹正是受到Minix的启发，才开发了第一个版本的Linux系统

Linux系统介绍：

    Linux，全称GNU/Linux，其内核由林纳斯·托瓦兹于1991年首次发布。

    它主要受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

    Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

    相关知识：

        Linux的标志：小企鹅，因为企鹅是南极洲的标志性动物，而南极目前不被任何国家占有，属于全人类

        GNU组织：通用的非商业的类UNIX系统，目标全球最大的开源组织，负责Linux内核代码的升级维护

        GPL通用许可证：在带有GPL证书的代码的基础上开发出的软件，也必须支持GPL证书  

        POSIX：可移植操作系统接口，Linux完全遵循该标准，UNIX也大部分遵循该标准，所以它们命令、API接口基本上都是通用的

        发行版：Linux只是内核，内核+shell+基础软件才是可用的操作系统

            由不同的公司依据Linux内核制作出不同发行版的Linux系统

            Ubuntu、redhat、CentOS、debian、deepin、UOS

GNU编译工具：

    多样性：

        支持各种编程语言、支持各种操作系统

        gcc -v  参看版本信息

    构建过程：

        预处理： gcc -E code.c -o code.i

        编译：   gcc -S code.i   ->code.s

        汇编：   gcc -c code.s   ->code.o

        链接：   gcc a.o b.o c.o...  ->a.out

    文件类型：

        .h      头文件

        .h.gch  头文件的编译结果，会被优先使用

        .c      源文件

        .i      预处理文件

        .s      汇编文件

        .o      目标文件

        .a      静态库

        .so     共享库文件

    编译参数：

        -E      只预处理

        -S      只编译

        -c      只编译、不链接

        -o      设置编译结果的名字

        -std    设置语法标准

        -g      生成调试信息

        -Wall   尽可能多地产生警告

        -Werror 把警告当错误处理

        -l      指定要加载的库文件的名字

        -I      指定头文件的加载路径

        -L      设置库文件的查找路径

        -D      定义宏

        -On(1\2\3)  优化等级     

        -pedantic   以ANSI/ISO C标准列出的所有警告 -ansi 会对typeof产生警告

    

    预处理指令：

        #include <>/""  包含头文件

        #define         定义宏常量、宏函数

            #       把标识符转换成字符串

            ##      拼接标识符

        #ifdef      宏名存在条件为真

        #ifndef     宏名不存在条件为真

        #undef      删除宏

        #if/#elif/#else/#endif  条件编译

        #error  提示错误，并且能阻止生成可执行文件，一般与条件编译判断配合

        #warning  提示警告

        #line   设置行号，影响错误、警告提示的行号

        #pragma pack (1\2\4\8)  对齐和补齐时的最大字节数

        #pragma once    相当于头文件卫士 

        #pragma GCC dependency "filename" 监控文件

        #pragma GCC poison key  设置关键字key为有毒的，禁止在代码中使用关键词key

    

库：

    库文件就是目标文件的集合，可以被其它代码调用，把代码封装成库文件后方便调用、方便管理、安全性高、保密性更好

    静态库：

        就是目标文件的集合，调用静态库就是把静态库中的二进制指令拷贝到可执行程序中

        优点：运行速度比共享库，运行时不需要依赖静态库

        缺点：最终的可执行文件相对较大，当静态库修改后，可执行文件必须要重新编译

    共享库：

        就是带入口的可执行文件，调用共享库其实就是记录共享库中二进制指令在内存中的位置即可，当可执行文件执行时，共享库会被一起加载到内存中，可执行文件可以跳转到共享库中执行

        优点：可执行文件相对较小，当共享库修改后，可执行文件不需要重新编译

        缺点：运行速度比静态库慢，可执行文件运行时需要依赖共享库

    静态库

        制作静态库：

        1、编译出目标文件

            gcc -c code.c 

        2、打包目标文件生成静态库

            ar -r libxxx.a a.o b.o c.o...

            注意：库名格式必须是libxxx.a

        使用静态库：

        1、直接使用

            gcc code.c libxxx.a

        2、指定库文件的位置

            -L  指定库的路径 -l指定库名 【库名去掉前缀和后缀 -lxxx】

        3、通过设置环境变量的方式来指定库的查找路径 -l指定库名

            打开配置文件：vim ~/.bashrc

            在文件末尾添加：export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:路径

            保存退出并重新加载：source ~/.bashrc

            注意：如果是删除环境变量，需要关闭终端、再打开

            直接使用静态库：gcc code.c -lxxx

    

    共享库：

        制作共享库：

        1、编译生成目标文件

            gcc -fpic -c code.c

            fpic:位置无关

        2、生成共享库

            gcc -shared -fpic a.o b.o c.o... -o libxxx.so

        使用共享库：

        1、直接使用

            gcc code.c libxxx.so

            注意：失败是因为执行共享库时，默认的加载路径是/lib

        2、指定库文件的位置

            -L  指定库的路径 -l指定库名 【库名去掉前缀和后缀 -lxxx】

        3、通过设置环境变量的方式来指定库的查找路径 -l指定库名

            打开配置文件：vim ~/.bashrc

            在文件末尾添加：export LIBRARY_PATH=$LIBRARY_PATH:路径

            保存退出并重新加载：source ~/.bashrc

            gcc code.c -lxxx

        注意：需要设置程序执行共享库的加载路径

            打开配置文件：vim ~/.bashrc

            在文件末尾添加：export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:路径

            保存退出并重新加载：source ~/.bashrc

        注意：当同名共享库与静态库同时存在时，编译器会优先使用共享库，-static 编译参数，可以优先使用静态库

    作业：

        把常用的数据结构和算法封装到libxxx.so文件中

            栈

            队列

            通用链表

            平衡二叉树

            顺序查找

            二分查找

            冒泡排序

            快速排序

    

静态库和共享库的辅助工具：

    ldd 查看可执行程序依赖哪些共享库 ldd ./a.out

    nm  查看目标文件、可执行文件、静态库、共享库中的符号列表

    strip   减肥，删除目标文件、可执行文件、静态库、共享库中的符号列表

    objdump 显示目标文件、可执行文件、静态库、共享库的反汇编信息

环境变量表：

    每个程序执行时操作系统都会给一张环境变量表，该表中记录了操作系统的所有的环境变量，这些环境变量反映了操作系统的配置、情况，以及当前操作系统所处的系统环境。

    声明 extern char** environ;  就可以直接使用该程序的环境变量表

    注意：可以随意修改，因为只是操作系统提供的一个备份

    操作环境变量表的函数：

    int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

    功能：向环境变量表中添加、修改环境变量

    name：环境变量名

    value：环境变量的值

    overwrite： 当环境变量存在时

                为真则修改原来的环境变量的值

                为假则不修改

    返回值：成功返回0，失败返回-1

    int unsetenv(const char *name);

    功能：删除环境变量

    返回值：成功返回0，失败返回-1

    

    char *getenv(const char *name);

    功能：获取环境变量的值

    int putenv(char *string);

    功能：以 name=value 格式添加或修改环境变量，如果已经存在则修改，不存在则添加

    返回值：成功返回0，失败返回-1

    

    int clearenv(void);

    功能：清空环境变量表

    作业1：

    1、添加环境变量 HOME=/home/用户名

    2、删除环境变量 LIBRARY_PATH

    3、给LD_LIBRARY_PATH 环境变量追加一个新路径 

        假如 LD_LIBRARY_PATH=/hehe/xixi

        添加后 LD_LIBRARY_PATH=/hehe/xixi:/haha

错误处理：

    1、通过函数的返回值表示错误

        a、合理值表示成功，非法值表示失败

            例如：计算大小、查找

        b、指针类型的返回值NULL或者0xFFFFFFFF表示失败

            例如：malloc mmap

        c、返回0表示成功，-1表示失败，一般都是系统函数

        d、永远成功 例如：printf

    2、通过影响全局的错误编码 errno ，定义在 errno.h中

        char *strerror(int errnum);

        功能：根据错误编码的值，获取详细的错误信息，通过返回值返回，记录到日志中，或者通过网络通信发送出去

        注意：errno是一个全局变量，不能根据它的值就轻易判断是否产生错误

        void perror(const char *s);

        功能：直接显示出系统错误原因

    作业2：

        1、实现一个函数计算文件的大小

        2、实现一个字符串查找函数

            如果在A字符串中找到了 B字符串，则返回子串第一次出现的位置，如果找不到...

            char* find_str(const char* str,const char* sub);

        3、实现一个求平均值的函数，考虑溢出风险

            double avg(int num1,int num2);