C++linux高并发服务器项目实践 day2

静态库的制作

库的定义和特点详情请看隔壁c++阶段学习的day10查看

静态库命名规则

• Linux: libxxx.a
  • lib:固定前缀
  • xxx:库的名字，自定义
  • .a:固定后缀
• windows:libxxx.lib

静态库的制作

• gcc获得.o文件
• 将.o文件打包，使用ar工具(archive)

ar rcs libxxx.a xxx.o xxx.o
r- 将文件插入备存文件中 c-建立备存文件 s-索引

sudo apt install tree

安装tree插件，用来更方便的查看目录下文件

将隔壁做的mylib.h、mylib.c 、mydll.c、mydll.h文件通过vscode传入虚拟机后，使用下列代码生成.o文件

gcc -c mylib.c

这里我尝试了编译mydll.c文件，因为这个文件为动态库文件，故编译阶段会报错。编译完成后，可以通过ls命令查看生产了mylib.o文件

.h作为头文件不需要编译

若一个完整程序如上图，想要在linux中编译main.c
需要输入代码

gcc main.c

但是这时会报错，找不到头文件，也找不到库中定义的引用

所以完整运行代码应该为

gcc main.c -o app -I ./include/ -l calc -L ./lib
这里的calc为静态库的名称而非文件夹名
大写I是找头文件 小写L是找静态库

动态库的制作

命名规则

• LInux：libxxx.so
  • lib:固定前缀
  • xxx:库的名字，自定义
  • .so:固定后缀
• Windows:libxxx.dll

制作

• gcc 得到.o文件，得到和位置无关的代码

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

• gcc得到动态库

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

使用

跟静态库类似，使用动态库时，需要制定好头文件和库文件的目录

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

这样直接执行，会动态库加载失败

动态库与静态库的区别

• 静态库：GCC进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行文件中
• 动态库：GCC进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行文件中
• 程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过ldd命令检查动态库依赖关系

ldd main.c

解决动态库连接失败问题

如何定位共享文件呢？

当系统加载可执行代码时，能够知道其所依赖的库的名字，但是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，是由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载入内存

env

用于查看当前环境变量，一般由键和值，中间以‘=’连接
且一个键可以有多个值，多个值之间，以‘:’连接

方法一
可以使用以下代码，来改变环境变量，以此导入动态库，主要是需要：后面的东西

export LD_LIBRARY_PATH= $LD_LIBRARY_PATH:/home/Linux/lesson06/lib

以这种方法配置的环境变量为临时配置，当关闭当前终端，打开别的终端时，依然会报错，编译失败

方法二
在home目录下，用vim打开bashrc，使用ctrl+g跳转最后一行，o来插入上面那行代码
然后ESC进入Command模式，输入下述代码，回车就可以强制保存并退出

:wq

输入以下代码，使修改生效，两段代码效果一致

. .bashrc
source .bashrc

我这里报了export:“” :not a valid identifier，应该是环境变量写错了，检查后发现，是在export的后面一长串里面加了空格，切记在linux中这种地方不能加空格

同理，用以下代码进入管理员权限下的地址添加以上修改内容，同样是在末尾加入

sudo vim /etc/profile
因为是管理员权限进入的，所以要输入密码
source /etc/profile
用这个代码使修改生效

用以下代码可以查看修改完的环境变量是否生效

ldd 加上已经编译好文件
echo $LD_LIBRARY_PATH

方法三
用以下代码进入对应文件，换行后添加需要的路径

sudo vim /etc/ld.so.conf

因为/etc/ld.so.cache是二进制文件，我们没有权限直接修改，故我们需要进入conf来间接修改它

使用下面的代码来使用该修改

sudo ldconfig

方法四
将动态库文件，放入/lib/，/usr/lib目录
但是不推荐这种方法，因为该目录下有很多库文件，容易找不到，后期不容易修改

静态库和动态库的对比

静态库的优缺点

优点：

• 静态库被打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

缺点：

• 消耗系统资源，浪费内存
• 更新、部署、发布麻烦

动态库的优缺点

优点：

• 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：

• 加载速度比静态库慢
• 发布程序时需要提供依赖的动态库

Makefile

什么是Makefile

Makefile带来的好处就是“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释Makefile文件中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令

Makefile文件命名和规则

• 文件命名：makefile或者Makefile
• Makefile规则：
  • 一个Makefile文件中可以有一个或者多个规则

目标 ...: 依赖 ...
	命令（shell 命令）
	...

	- 目标：最终要生成的文件（伪文件除外）
 	- 依赖：生成目标所需要的文件或是目标
 	- 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）
 - Makefile中的其他规则一般都是为了第一条规则服务的

Makefile的使用

对于若干个.c文件，想要使用Makefile来处理他们，需要用

vim Makefile

命令来新建一个Makefile文件，其中内容按照上述的规则来输入
例如：

app:sub.c add.c mult.c div.c main.c
	gcc sub.c add.c mult.c div.c main.c -o app

同时想要使用Make命令，还需要安装make插件

sudo apt install make

输入以下指令，来运行makefile

make

工作原理

• 命令在执行之前，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，向下检查其他的规则，检查有没有一个规则是用来生成这个依赖的，如果找到了，则执行该规则中的命令
• 检测更新，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晚，目标不需要更新，对应规则中的命令不需要被执行

正常来说只执行第一个规则，下面的规则只有用到才执行
更新哪怕源文件只是多了个换行符，make命令后，也会重新加载对应规则

变量

• 自定义变量
  变量名 = 变量值 var = hello
• 预定义变量
  AR：归档维护程序的名称，默认值为ar
  CC：C编译器的名称，默认为cc
  CXX：C++编译器的名字，默认值为g++
  $@：目标的完整名称
  $<：第一个依赖文件的名称
  $^：所有的依赖文件
• 获取变量的值
  $(变量名)

ubuntu 22.04.2版本的中文输入法设置

在设置里面将系统语言调成中文后
在键盘界面，选择汉语，然后点+号，选择汉语，选择智能拼音
就能在vm中输入拼音和中文了

模式匹配

%.o:%.c

 -  %:通配符，匹配一个字符串
 - 两个%匹配的是同一个字符串

%.o:%.c
gcc -c $< -o $@

函数

$(wildcard PATTERN…)

-$(wildcard PATTERN…)

• 功能：获取指定目录下指定类型的文件列表
• 参数：PATTERN指的是某个或多个目录下的对应的某种类型的文件，如果有多个目录，一般使用空格间隔
• 返回：得到的若干个文件的文件列表，文件名之间使用空格间隔

例如：

$(wildcard *.c ./sub/*.c)

返回值格式：a.c b.c c.c d.c e.c f.c

$(patsubst ,, )

$(patsubst ,, )

• 功能：查找 中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”“换行”分割）是否符合模式，如果匹配的话，则以替换
• 可以包括通配符’%‘，表示任意长度的字串。如果中也包含’%‘，那么，中的这个’%'将是中的那个%所代表的字串。（可以用‘\’来转义，以‘%’来表示真实含义的‘%’字符）
• 返回：函数返回被替换过后的字符串

例如：

$(patsubust %.c,%.o,x.c bar.c)

返回值格式：x.o bar.o

clean:
rm *.o

如果在make中加入一个规则，如上，可以使用以下规则，可以单独执行该规则

make clean

touch 文件名

上述代码可以生产一个文本文件

这里生产一个clean文件，再次使用make clean，会发现报“clean”已是最新，这是因为clean在写规则的时候，没有依赖，所以更新检测的规则依赖比目标更新是无法达成的，故会报“最新”

GDB调试

什么是GDB

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是许多Linux和Unix系统的标准开发环境

一般来说，GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能

1. 启动程序，可以按照自定义的要求随心所欲的运行程序
2. 可让被调试的程序在所指定的调置的断点处停住（断点可以是条件表达式）
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

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，避免一些不必要的BUG

‘-g’选项的作用是在可执行文件中加入源代码的信息，比如可执行文件中第几条机器指令对应源代码的第几行，但并不是把整个源文件嵌入到可执行文件中，所以在调试时必须保证GDB能找到源文件

在vim 一个文本文件是时候，可以用下述代码，令该文件里面的每一行前加上序号

:set num

GDB命令

• 启动和退出
  gdb 可执行文件
  quit
• 给程序设置参数/获取设置参数
  set args 10 20
  show args
• GDB使用帮助
  help
• 查看当前文件代码
  list/l (从默认位置显示)
  list/l 行号 (从指定的行显示)
  list/l 函数名 (从指定的函数显示)
• 查看非当前文件代码
  list/l 文件名：行号
  list/l 文件名：函数名
• 设置显示的行数
  show list/listsize
  set list/listsize 行数

断点操作的命令

• 设置断点
  break / b 行号
  break / b 函数名
  break / b 文件名：行号
  break / b 文件名：函数
• 查看断点
  info / i break/b
• 删除断点
  delete / del / d 断点编号
• 设置断点无效
  disable / dis 断点编号
• 设置断点生效
  enable / ena 断点编号
• 设置条件断点(一般用在循环的位置)
  break / b 10 if i == 5

调试的命令

• 运行GDB程序
  start(程序停在第一行)
  run(遇到断点才停)
• 继续运行，到下一个断点停
  continue / c
• 向下执行一行代码 （不会进入函数体）
  next / n
• 变量操作
  print / p 变量名（打印变量值）
  ptype 变量名（打印变量类型）
• 向下单步调试（遇到函数进入函数体）
  step / s
  finish (跳出函数体)
• 自动变量操作
  display num(自动打印指定变量的值)
  info / i display
  undisplay 编号
• 其他操作
  set var 变量名 = 变量值
  until (跳出循环)