Linux下C++开发

Linux下C++开发

Linux 系统介绍

简介

1. Linux属于多用户多任务操作系统，而Windows属于单用户多任务操作系统
2. Linux一切皆文件
3. 目录结构

   • bin 存储二进制可执行文件
   • dev 存放的是外接设备，例如磁盘，光盘等。在其中的外接设备是不能直接被使用的，需要挂载
   • etc 主要存储一些配置文件
   • home 表示除了root用户以外，其它用户的家目录，类似于Windows下的User/用户目录
   • proc 全称process，表示进程，该目录存储的是Linux运行时候的进程
   • root 该目录是root用户自己的家目录
   • sbin 全称super binary，该目录也存储一些可被执行的二进制文件，但必须得有super权限的用户才能执行
   • tmp 当系统运行时候产生的临时文件会存放在这个目录
   • usr 存放的是用户自己安装的软件。类似于Windows下的program files
   • var 该目录存放程序/系统的日志文件
   • mnt 当外接设备需要挂载的时候，就需要挂载在mnt目录下

常用命令

1. time ./hello 测试hello程序执行的时间
2. ls -lah /home ./ 以列表形式显示多个目录，-h表示以可读性较高的形式显示
3. mkdir -p a/b/c 表示一次性创建多层不存在的目录
4. mkdir a b c 创建多个目录
5. man 全称an interface to the system reference manuals

   • 作用：包含了Linux中全部命令手册
   • man man 查看man命令的手册
   • man ls 查看ls命令的手册

6. reboot 立即重启
7. shutdown -h now 立即关机
8. gedit a.txt 用可视化文本编辑器打开a.txt

常用快捷键

1. ctrl+l 清屏
2. ctrl+c 退出当前行
3. ctrl+w 删除当前行一个单词
4. ctrl+shift+'+' 放大Terminal 【Ubuntu】
5. ctrl+'-' 缩小Terminal 【Ubuntu】
6. ctrl+'+' 放大Terminal 【Mingw64】
7. ctrl+'-' 缩小Terminal 【Mingw64】
8. ctrl+alt+t 开启Terminal

安装常用软件

1. sudo apt update 安装软件前，最好更新软件库
2. sudo apt install tree 安装可以以树形方式浏览多层目录
3. sudo apt install build-essential gdb 安装好gcc,g++,gdb

   • 查看是否安装成功：

     • gcc --version
     • g++ --version
     • gdb --version

4. sudo apt install cmake 安装cmake
5. sudo apt install libboost-dev 安装boost

开发环境搭建

GCC编译器

- 编译过程

1. 预处理-Pre-Processing // .i文件

   # -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理
   g++ -E test.cpp -o test.i    // .i文件
   

2. 编译-Compiling // .s文件

   # -S 选项告诉g++在为C++代码产生了汇编语言文件后停止编译
   # g++ 产生的汇编语言的默认扩展名为 .s
   g++ -S test.i -o test.s
   

3. 汇编-Assembling // .o文件

   # -c 选项告诉g++仅把源代码编译为机器语言的目标代码
   # 默认情况下，g++建立的目标文件有一个 .o 的扩展名
   g++ -c test.s -o test.o
   

4. 链接-Linking // bin文件

   # -o 选项指定将来的可执行文件的文件名
   g++ test.o -o test
   

- g++重要的编译参数

1. -g 编译带调试信息的可执行文件

   # -g 选项告诉GCC产生能被GNU调试器GDB使用的调试信息，以调试程序
   g++ -g test.cpp
   

2. -O[n] 优化源代码

   # -O0 表示不做优化
   # -Og 表示不做优化 【有些g++版本不支持】
   # -O1 为默认优化
   # -O2 除了完成-O1的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等
   # -O3 包括循环展开和其它一些与处理特性相关的优化工作
   g++ -O2 test.cpp
   

3. -l 和 -L 指定库文件 | 指定库文件路径

   # -l参数(小写) 指定程序要链接的库名
   # 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接
   g++ -glog test.cpp
   
   # 如果库文件没有放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib，需要使用-L参数(大写)指定库文件所在的目录
   g++ -L/home/balingshang/mylibfolder -lmylib test.cpp
   

4. -I 指定头文件搜索目录

   # /usr/include目录一般不需要指定，g++知道去那里找
   # 其它目录需要自己指定
   g++ -I/myinclude test.cpp
   

5. -Wall 打印警告信息s

   g++ -Wall test.cpp
   

6. -w 关闭警告信息

   g++ -w test.cpp
   

7. -std=c++11 设置编译标砖

   # 使用 c++11 标准编译 test.cpp
   g++ -std=c++11 test.cpp
   

8. -o 指定输出文件名

   g++ test.cpp -o test
   

9. -D 定义宏

   # 在使用gcc/g++编译的时候定义宏
   
   # 常用场景:
   # -DDEBUG定义DEBUG宏，可能文中有DEBUG宏部分的相关信息，用-DDEBUG来选择开启或者关闭DEBUG
   

   #include 
   int main(int argc, char** argv)
   {
   #ifdef DEBUG
       std::cout << "In Debug" << std::endl;
   #else
       std::cout << "Not In Debug" << std::endl;
   #endif
   }
   // 1. 在编译的时候，使用 g++ -DDEBUG main.cpp
   // 2. 输出：In Debug
   

10. man g++ 查看其它编译选项

    man g++
    

- 生成静态链接库

1. g++ -c mylib.cpp
2. ar rs libmylib.a mylib.o
3. 使用：

   g++ main.cpp -lmylib -Lmylibfolder -Iinclude -o main
   

- 生成动态链接库

1. g++ swap.cpp -Iinclude -fPIC -shared -o libswap.so
2. g++ main.cpp -lswap -Lmysharedlibfolder -Iinclude -o dynamic_main
3. 使用：

   LD_LIBRARY_PATH=mysharedlibfolder ./dynamic_main
   

GDB调试器

- 常用调试命令参数

开始调试：执行gdb [exefilename]，进入gdb调试程序，其中exefilename为要调试的可执行文件名

## 以下命令后括号内为命令的简化使用，比如run(r)，直接输入r就代表命令run

$(gdb)help(h) # 查看命令帮助，如：help set

$(gdb)run(r)  # 重新开始运行(run-text：加载文本文件，run-bin：加载二进制文件)，如果没有加断点，程序就直接运行结束了

$(gdb)start   # 单步执行，运行程序，停在第一行执行语句 

$(gdb)list(l) # 查看源代码(list-n，从第n行开始查看代码。list+函数名：查看具体函数)

$(gdb)set     # 设置变量的值

$(gdb)next(n) # 单步调试(逐过程，函数直接执行)

$(gdb)step(s) # 单步调试(逐语句：跳入自定义函数内部执行)

$(gdb)backtrace(bt) # 查看函数调用的栈帧和层级关系

$(gdb)frame(f) # 切换函数的栈帧

$(gdb)info(i)  # 查看函数内部局部变量的数值

$(gdb)finish   # 结束当前函数，返回到函数调用点

$(gdb)continue(c) # 继续运行，相当于F5

$(gdb)print(p) # 打印值及地址

$(gdb)quit(q) # 退出gdb

$(gdb)break(b)+num     # 在第num行设置断点

$(gdb)info breakpoints # 查看当前设置的所有断点

$(gdb)delete(d) breakpoints num # 删除第num个断点

$(gdb)display          # 追踪查看具体变量值

$(gdb)undisplay        # 取消追踪查看变量

$(gdb)watch            # 被设置观察点的变量发生修改时，打印显示

$(gdb)i watch          # 显示观察点

$(gdb)enable breakpoints  # 启用断点

$(gdb)disable breakpoints # 禁用断点

$(gdb)x                # 查看内存 x/20xw 显示20个单元，16进制，每个单元4字节

$(gdb)run argv[1] argv[2] # 调试时命令行传参

$(gdb)set follow-fork-mode child # Makefile项目管理：选择跟踪父子进程(fork())

Tips：

1. 编译时加上-g，才能用gdb进行调试
2. 回车键：重复上一命令

- 调试流程

• 方法1

  • gdb myexe
  • b 13
  • run
  • 调试会在第13行停住

• 方法2

  • gdb myexe
    • gdb myexe -p pid
      • continue ©
  • set args conf/gs_conf1.xml # 设置参数
  • show args # 显示参数
  • start
  • 调试会停在第1行

• 方法3

  • gdb --args test
  • break main
  • run

VSCode

- 安装

直接在Ubuntu软件中心下载即可，因为vscode在Ubuntu中是首推软件

- 工程(文件夹)

打开工程(文件夹)

• 控制台进入工程目录，然后输入 code . 把当前目录作为工程打开

关闭工程(文件夹)

• File->Close Folder

- 界面布局

1. 菜单栏
   • File->Preferences 一些偏好设置
   • View->Show Minimap 右侧打开预览缩略图
   • View->Editor Layout 分屏操作
   • Go->Go to File... 打开搜索文件面板
   • Go->Go to Symbol in Workspace... 打开在工程搜索符号面板
   • Terminal->New Terminal 打开一个命令终端
   • Terminal->Split Terminal 把打开的命令终端，再分一个屏出来
     • 点击垃圾箱按钮就可以把其中一个终端关闭
   • Help->Welcome 打开Welcome界面，在Welcom面板，你可以找到最近打开的工程
2. 侧边栏

• Explorer
  • OPENEDITORS 展示当前打开了哪些文件
  • XXX 打开的文件夹名字，以大写字母形式展示
  • OUTLINE 展示当前打开文件的大纲，比如有哪些类，每个类有哪些成员
  • TIMELINE 当你的仓库是用git来管理的时候，可以展示一些修改的记录
• Search
  • 在整个文件夹中整体查找
• Source Control
  • 用git进行代码管理
  • 可以查看更改，丢弃更改
• Run and Debug
• Extensions
  • 可以搜索插件
  • INSTALLED 已经安装了哪些插件
  • POPULAR 有哪些流行的插件
  • RECOMMENDED 有哪些推荐的插件给你

3. 编辑区

• 编辑代码

4. 状态栏

• 光标当前所在行和列
• 空格是多少个字符
• UTF8编码
• LF 行尾只有换行符，这是在Linux环境下
• C++ 表示你当前的编辑语言是C++
• Linux 表示我们当前的系统是Linux

- 安装插件

• C/C++ Microsoft出品
• CMake twxs出品
• CMake Tools Microsoft出品

- 快捷键

常用快捷键

1. ctrl+shift+p 打开命名面板
2. ctrl+p 打开搜索文件面板
   • 直接输入文件名，跳转到文件
   • ? 列出当前可执行的动作
   • ! 显示Errors或Warnings，也可以ctrl+shift+m
   • : 跳转到行数，也可以ctrl+g直接进入
   • @ 跳转到symbol(搜索变量或者函数)，也可以ctrl+shift+o直接进入
   • @: 根据分类跳转到symbol，查找变量或者函数，也可以ctrl+shift+o后输入:进入
   • # 根据名字查找symbol，也可以ctrl+t
3. ctrl+t 打开在工程搜索符号面板
4. ctrl+反点 打开终端
5. ctrl+b 关闭/打开 侧边栏
6. ctrl+w 关闭当前文件
7. alt+上下箭头 当前行上下移动
8. F2 变量统一重命名，类似于重构变量命名
9. F12 转到定义处

快捷键：编辑器与窗口管理

1. 打开一个新窗口：ctrl+shift+n
2. 关闭窗口：ctrl+shift+w
3. 新建文件：ctrl+n
4. 切换出一个新的编辑器(最多3个)：ctrl+\ (也可以按住ctrl，然后点击Explorer里的文件名)
5. 左中右3个编辑器的快捷键：ctrl+1 ctrl+2 ctrl+3

快捷键：代码编辑相关

1. 代码格式化：shift+alt+f，或crtl+shift+p后输入format xxx
2. 向上向下复制一行：shift+alt+up或shift+alt+down
3. 列选择：shift+alt+鼠标选择

快捷键：光标相关

1. 定义处缩略图：只看一眼而不跳转过去alt+f12
2. 同时选中所有匹配：ctrl+shift+l

快捷键：重构代码

1. 找到所有的引用：shift+f12
2. 跳转到下一个Error或Warning：当有多个错误时可按f8逐个跳转

快捷键：查找替换

1. 查找：ctrl+f
2. 查找替换：ctrl+h
3. 整个文件夹中查找：ctrl+shift+h

快捷键：显示相关

1. 全屏：f11
2. ZoomIn/ZommOut：ctrl +/-

- 调试

launch.json

创建launch.json

1. 点击Run and Debug图标，快捷键是ctrl+shift+d
2. 点击creae a launch.json 超链接
3. 点击C++(GDB/LLDB)
4. launch.json生成在.vscode目录下

修改launch.json文件

1. 修改program为${workspaceFolder}/build/mycmakeexe
2. 加入"preLaunchTask": "Build"
3. 加入"miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb"，如果gdb可以默认找到，就不需要配置

tasks.json

创建tasks.json

1. 点击Terminal
2. 点击Configure Default Build Task...
3. 点击Create tasks.json file from template
4. 点击Others

修改tasks.json

1. 删除自动生成的的tasks.json文件
2. 输入如下内容：

   {
       "version": "2.0.0",
       "options": {
           "cwd": "${workspaceFolder}/build"
       },
       "tasks": [
            {
                "type": "shell",
                "label": "cmake",
                "command": "cmake",
                "args": [
                    ".."
                ]
            },
            {
                "label": "make",
                "group": {
                    "kind": "build",
                    "isDefault": true
                },
                "command": "make",
                "args": [
                
                ]
            },
            {
                "label": "Build",
                "dependsOrder": "sequence",
                "dependsOn": [
                    "cmake",
                    "make"
                ]
            }
       ]
   }
   

- 集成Git

安装Git

1. sudo apt update
2. sudo apt install git
3. git config --global user.name "xxx"
4. git config --global user.email "[email protected]"
5. git config --list 检查是否配置完成

CMake

- 语法特性介绍

• 基本语法格式：指令(参数1 参数2…)
  • 参数使用圆括弧括起
  • 参数之间使用空格或分号分开
• 指令是大小写无关的，参数和变量是大小写相关的

  set(HELLO hello.cpp)
  add_executable(hello main.cpp hello.cpp)
  ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp ${HELLO})
  

• **变量使用${}方式取值，但是在IF控制语句是直接使用变量名

- 重要指令和常用变量

重要指令(大小写无关)

• cmake_minimum_required-指定CMake的最小版本要求
  • 语法：cmake_minimum_required(VERSION versionNumber [FATAL_ERROR])

    # CMake最小版本要求为3.0
    cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
    

• project-定义工程名称，并可指定工程支持的语言
  • 语法：project(projectname [CXX] [C] [Java])

    # 指定工程为`HELLOWORLD`
    project(HELLOWORLD)
    

• set-显式的定义变量
  • 语法：set(VAR [VALUE] [CACHE TYPE DOCSTRING [FORCE]])

    # 定义SRC变量，其值为main.cpp hello.cpp
    set(SRC main.cpp hello.cpp)
    

• include_directories-向工程添加多个特定的头文件搜索路径
  • 相当于指定g++编译器的-I参数
  • 语法：include_directories[[AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 dir2...]

    # 将/usr/include/myincludefolder 和 ./include 添加到头文件搜索路径
    include_directories(/usr/include/myincludefolder ./include)
    

• link_directories-向工程添加多个特定的库文件搜索路径
  • 相当于指定g++编译器的-L参数
  • 语法：link_directories(dir1 dir2...)

    # 将/usr/lib/mylibfolder 和 ./lib 添加到库文件搜索路径
    link_directories(/usr/lib/mylibfolder ./lib)
    

• add_library-生成库文件
  • 语法：add_library(libname [SHARED|STATIC|MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] source1 source2 ... sourceN)

    # 通过变量 SRC 生成 libhello.so 共享库
    add_library(hello SHARED ${SRC})
    

• add_compile_options-添加编译参数
  • 语法：add_compile_options(…)

    # 添加编译参数
    add_compile_options(-Wall -std=c++11 -O2)
    

• add_executable-生成可执行文件
  • 语法：add_executable(exename source1 source2...sourceN)

    # 编译main.cpp生成可执行文件
    add_executable(main main.cpp)
    

• target_link_libraries-为target添加需要链接的共享库
  • 等同于g++编译器的-l参数
  • 语法：target_link_libraries(target library1 library2...)

  # 将hello动态库链接到可执行文件main
  target_link_library(main hello)
  

• add_subdirectory-向当前工程添加存放源文件的子目录，并可以指定中间二进制和目标二进制存放的位置
  • 语法：add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])

    # 添加src子目录，src中需有一个CMakeLists.txt
    add_subdirctory(src)
    

• aux_source_directory-发现一个目录下所有的源代码文件并将列表存储在一个变量中，这个指令临时被用来自动构建源文件列表
  • 语法：aux_source_directory(dir VARIABLE)

    # 定义SRC变量，其值为当前目录下所有的源代码文件
    aux_source_directory(. SRC)
    # 编译SRC变量所代表的源代码文件，生成main可执行文件
    add_executable(main ${SRC})
    

常用变量

• CMAKE_C_FLAGS gcc编译选项
• CMAKE_CXX_FLAGS g++编译选项

  # 在CMAKE_CXX_FLAGS编译选项后追加-std=c++11
  set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11")
  

• CMAKE_BUILD_TYPE 编译类型(Debug,Release)

  # 设定编译类型为Debug，调试时需要选择Debug
  set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
  # 设定编译类型为Release，发布时需要选择Release
  set(CMAKE_BUILD_TYPE Release)
  

• 二进制目录
  • CMAKE_BINARY_DIR
  • PROJECT_BINARY_DIR
  • _BINARY_DIR

    • 这三个变量指代的内容是一致的
    • 如果是in source build，指的就是工程顶层目录
    • 如果是out of source编译，指的是工程编译发生的目录
    • PROJECT_BINARY_DIR 跟其它两个稍有区别，不过现在，你可以理解为他们是一致的

• 源代码目录
  • CMAKE_SOURCE_DIR
  • PROJECT_SOURCE_DIR
  • _SOURCE_DIR

    • 这三个变量指代的内容是一致的，不论采用何种编译方式都是工程顶层目录
    • 也就是在in source build时，它跟CMAKE_BINARY_DIR等变量一致
    • PROJECT_SOURCE_DIR 跟其它两个稍有区别，不过现在，你可以理解为他们是一致的

• CMAKE_C_COMPILER：指定C编译器
• CMAKE_CXX_COMPILER：指定C++编译器
• EXECUTABLE_OUTPUT_PATH：可执行文件输出的存放路径
• LIBRARY_OUTPUT_PATH：库文件输出的存放路径

- CMake编译工程

CMake目录结构：项目主目录存放一个CMakeLists.txt文件

两种方式设置编译规则：

1. 包含源文件的子文件夹包含CMakeLists.txt文件，主目录的CMakeLists.txt通过add_subdirectory添加子目录即可
2. 包含源文件的子文件夹未包含CMakeLists.txt文件，子目录编译规则体现在主目录的CMakeLists.txt中

编译流程

在Linux平台下使用CMake构建C/C++工程的流程如下：

• 手动编写CMakeLists.txt
• 执行命令cmake PATH生成Makefile（PATH是顶层CMakeLists.txt所在的目录）
• 执行命令make进行编译

两种构建方式

• 内部构建(in-source build)：不推荐使用

  内部构建会在同级目录下产生一大堆中间文件，这些中间文件并不是我们最终所需要的，和工程源文件放一起会显得杂乱无章

  ## 内部构建
  
  # 在当前目录下，编译本目录的CMakeLists.txt，生成Makefile和其他文件
  cmake .
  # 执行make命令，生成target
  make
  

• 外部构建(in-source build)：推荐使用

  将编译输出文件与源文件放到不同的目录中

  ## 外部构建
  
  # 1. 在当前目录下，创建build文件夹
  mkdir build
  # 2. 进入build文件夹
  cd build
  # 3. 编译上级目录的CMakeLists.txt，生成Makefile和其它文件
  cmake ..
  # 4. 执行make命令
  

- CMake示例

• 示例一

  ## 目录结构：include/swap.h src/swap.cpp main.cpp build/
  
  # CMakeLists.txt
  cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
  project(SWAP)
  include_directories(include)
  # 或者：include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)
  set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -O2 -Wall")
  # 或者：set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall")
  #       set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
  add_executable(main_cmake main.cpp src/swap.cpp)
  
  # 执行
  cd build
  cmake ..
  make
  ./main_cmake
  

安装SSH

• sudo apt-get install openssh-server
• 检查有没有启动：sudo ps -ef | grep ssh
  • 如果没有启动：sudo service ssh start
• 开机启动ssh：sudo systemctl enable ssh

xshell连接本地的wsl2

• xshell连接本地的wsl2

延申阅读

• VSCode在Windows下的快捷键
• VSCode在Linux下的快捷键