【Linux】工具介绍——vim及gcc

在Linux操作系统之中有很多使用的工具，我们可以用vim来进行程序的编写，然后用gcc来生成可执行文件，最终运行程序。本文来带大家了解vim和gcc，以及自动化构建工具Makefile，这三个工具的使用方法。

一、vim

1.vim的模式

在vim编译器中有很多不同的模式让我们进行操作，最为常用的模式有三种，分别是分别是命令模式（command mode）、插入模式（Insert mode）和底行模式（last line mode），各模式的功能区分如下：

• 正常/普通/命令模式(Normal mode)：控制光标移动，通过输入的对应命令来实现增、删、改。同时也可以在此模式下进入插入模式（Insert mode）或者底行模式（last line mode）。
• 插入模式(Insert mode)：在此模式下可以可以正常编写代码入，按「ESC」键可回到命令行模式。该模式是我们后面用的最频繁的编辑模式。
• 末行模式(last line mode)：文件保存或退出，也可以进行文件替换，找字符串，列出行号等操作。 在命令模式下，shift+: 即可进入该模式。

接下来，通过一张图来阐明三个模式之间切换的按键：

2.vim命令集

1)、命令模式

1. 进入插入模式

• 按「i」切换进入插入模式「insert mode」，按“i”进入插入模式后是从光标当前位置开始输入文件；
• 按「a」进入插入模式后，是从目前光标所在位置的下一个位置开始输入文字；
• 按「o」进入插入模式后，是插入新的一行，从行首开始输入文字

2. 光标移动

• 按[gg]：光标定位到文件的最开始位置
• 按[shift+g]：光标定位到文件的最后一行
• 按[n+shift+g]：光标定位到文件第n行
• 按[shift+$]：光标定位到当前行的末尾
• 按[shift+^]：光标定位到当前行的开始
• 按[w]：光标跳到下一个的开头
• 按[b]：光标跳到前一个的开头
• 按[h]、[j]、[k]、[l]：光标左移、下移、上移、右移

3. 复制、剪切（删除）行

• 「yy」：复制光标所在行到缓冲区
• 「nyy」：例如，「6yy」表示拷贝从光标所在的该行“往下数”6行文字
• 「dd」：剪切光标所在的行。如果没有咱贴操作，即可视为删除行
• 「ndd」：剪切或删除从光标所在行开始的n行
• 「p」：将缓冲区内的字符贴到光标所在位置

4. 删除文字

• 「x」：每按一次，删除光标所在位置的一个字符
• 「#x」：例如，「6x」表示删除光标所在位置的“后面（包含自己在内）”6个字符
• 「X」：大写的X，每按一次，删除光标所在位置的“前面”一个字符
• 「#X」：例如，「20X」表示删除光标所在位置的“前面”20个字符

5. 替换

• 「r」：替换光标所在处的字符
• 「R」：替换光标所到之处的字符，直到按下「ESC」键为止

6. 撤销上一次的操作

• 「u」：如果您误执行一个命令，可以马上按下「u」，回到上一个操作。按多次“u”可以执行多次回复
• 「ctrl + r」: 撤销的恢复

2)、底行模式

1. 列出行号

• 「set nu」: 输入「set nu」后，会在文件中的每一行前面列出行号
• 「set nonu」：去掉行号

2. 查找字符

• 「/关键字」: 先按「/」键，再输入您想寻找的字符，如果第一次找的关键字不是您想要的，可以一直按「n」会往后寻找到您要的关键字为止

3. 跳到文件中的某一行

• 「#」:「#」号表示一个数字，在冒号后输入一个数字，再按回车键就会跳到该行了，如输入数字15，再回车，就会跳到文章的第15行

4. 文件多开

• [vs 文件名]：先按 [vs]，输入文件名字，就可以实现多个文件同时用vim打开。如果vs的文件不存在，会新建一个文件并且打开。
• [ctrl ww];光标在窗口之间切换

如下图就实现了两个文件同时打开：

5. 保存文件

• 「w」: 在冒号输入字母「w」就可以将文件保存起来

6. 离开vim

• 「q」：按「q」就是退出，如果无法离开vim，可以在「q」后跟一个「!」强制离开vim。
• 「wq」：一般建议离开时，搭配「w」一起使用，这样在退出的时候还可以保存文件。

3.vim配置

1. 通过vim的配置文件vimrc可以对vim进行配置，每个用户都拥有自己的配置文件。同一台机器上，不同用户的配置文件相互独立，互不干扰。例如：root的的配置文件在"/root"目录下，名为“.vimrc”。
2. 通常情况下不推荐直接对root的文件进行配置，各各用户配置自己的vim即可。执行 cd ~来到自己的家目录下，执行 vim .vimrc打开“.vimrc”文件，直接进行配置即可。（具体配置指令上网直接复制即可）

二、gcc/g++

gcc是在Linux操作系统中用来编译C语言代码，生成可执行程序的一个工具。同理，C++则是用来编译C++的工具。

1.gcc格式及选项

格式：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
1. -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面，即完成预处理
2. -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接,即完成编译
3. -c 编译到目标代码，即完成汇编
4. -o 文件输出到文件，即给gcc操作完成后的文件取名
5. -static 此选项对生成的文件采用静态链接

2.工作步骤

1. 预处理
   预处理会对代码进行如下几项操作，最终生成后缀为".i"的文件

• 头文件展开
• 去注释
• 宏替换
• 条件编译

代码示例：

 gcc –E hello.c –o hello.i
 #选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程
 #选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序

2. 编译
   对后缀为".i"的文件编译，编译器会首先检查代码是否规范，是否存在语法错误。确认无误后，把代码翻译为汇编语言，生成文件后缀为".s"。

代码示例：

gcc -S hello.i -o hello.s
#选项“-S”,该选项的作用是让gcc对文件完成编译后就停止，生成汇编代码而不进行汇编操作

3. 汇编
   对后缀为".s"的文件（汇编代码）进行汇编,生成机器能识别的语言，也就是目标文件。

代码示例：

gcc -c hello.s -o hello.o
#类似上"-c"表示执行完成汇编就停止

4. 链接
   目标文件与函数库完成链接，就会生成可执行程序，我们写的代码就能跑起来了。

代码示例：

gcc hello.o -o hello

接下来我们来详细了解一下何为函数库：

• 我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?
• 最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用。

函数库一般分为静态库和动态库两种：

• 静态库：在链接时会把函数库中的代码全都复制到可执行文件中，因此经过静态链接生成的可执行文件较大。但是一旦链接完成就不再依赖函数库，即使库被干掉，可执行文件依然可以运行。
• 动态库：与静态链接相反，动态链接链接动态库时，只要在可执行文件中留下链接文件即可。在运行时用过链接文件来加载动态库，让可执行文件较小。但是可执行文件依赖函数库。
• gcc默认使用动态库，如果要其使用静态库，加上选项"-static"即可。可以通过"file"指令来查看链接方式。

下图为验证上文的说法：

三、自动化构建工具makefile

1.基本使用方法

makefile是一个帮我们更加快捷进行文件编译的工具，接下来用一个例子来说明。如下图为现有的段代码：

如下是正常的使用gcc进行编译：

gcc -o test.c test #编译
./test             #运行
rm -f test         #删除

较为繁琐。为了简化操作，我们在目录下创建一个Makefile文件进行配置，配置如下：

有了这个文件之后，就可以进行便捷的操作，如下图：

2.配置文件解析

我们对上图的配置文件做出解释，入下图：

1. 指令格式：make
   代码示例：

make

在我们单光输入“make”的时候，文件会寻找Makefile文件中的第一个依赖关系，在上图中，也就是确定”test”要依赖“test.c”来实现。确定依赖关系之后，就会根据依赖方法来执行编译的命令，也就是图中的gcc的命令。

2. 指令格斯：make + 目标文件
   代码示例：

make clean

在make之后跟上一个目标文件之后，系统会在Makefile文件中寻找匹配的依赖关系，上图中很明显会找到“clean”这个依赖关系。最后就会执行clean的依赖方法，完成删除操作。

3. 伪目标

目标文件的依赖关系如果最近被执行过一次，那该目标文件就处于最新状态，make下次寻找到之后发现它是最新状态，就不会再次执行依赖方法。而被伪目标所修饰的目标文件，不论是否是最新的，执行他的依赖方法

3.拓展

1. 依赖方法便捷表示
   下文代码的第二和第三行所实现是效果是相同的。 可以用“$@”来表示依赖关系中“:”左侧的内容，而用“$^ ”来表示“:”右侧的内容。

  1 test:test.c
  2     gcc -o $@ $^ 
  3     gcc -o test test.c

2.取消回显
在使用make相关指令的时候会进行命令的回显，如下图所示：

如果想要取消回显，只要在依赖方法之前加上“@”即可：

最后执行时，不再回显。如下图：