linux下使用cmake和vscode进行C/C++开发

一 初识linux

Linux，全称GNU/Linux，是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，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。

(一) Linux组成

1 Linux内核

linux系统的核心，控制着计算机系统的所有硬件和软件，主要负责：系统内存管理，软件程序管理，硬件设备管理，文件系统管理。提供系统最核心的功能，调度cpu，内存分配，文件系统网络等等，主要包含对硬件的调度。

2 GUN工具

GUN包括文件，文本，进程实用工具。其中，shell是一种特殊的交互式工具。shell为用户提供了启动程序，管理文件，管理进程的途径。shell的核心是命令提示符，用来负责交互，然后解释命令在内核中执行。shell可以实现对文件的复制移动删除显示等基本操作，也可以把shell命令放在文件中作为shell脚本执行，为执行多个命令带来了极大的便利。在linux系统中，有不同的shell可以选择，如：bash shell，ash，korn，tcsh，zsh。

背景：linus创建了Linux内核，但他手上没有运行其上的系统工具，幸运的是GUN组织开发了一套完整的开源的Unix实用工具，（Unix系统原型：参与Multics项目的工程师休假期间问世，给工程师放假是多么重要的事~），于是linus的Linux内核和GUN的操作系统实用工具集合在一起，产生了一款完整且free（自由！）的操作系统。通常将linux内核和GUN工具结合统称为Linux。（它们彼此的相遇如同一场绝美的长吻，散发出如怡然的甜蜜和永恒的光荣）

3 图形化桌面环境

linux初期，只有一个文本界面可用，随着windows的流行，linux图形化桌面渐渐产生。同样有多种选择：早期的X windows，KDE Plasma，以及GNOME（现流行）

包含完整组件的linux系统包称为linux发型版，如：Red Hat ENter prise，Debian，Ubuntu，Gentoo等等，种类相当的丰富。

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(二) 了解Shell

在linux中，shell用于合并编程语言以控制进程和文件，以及启动和控制其他程序；shell用于减少大量的重复输入和交互操作，能够进行批量的处理和自动化完成维护，减轻管理层的负担；shell是一个用户跟操作系统之间交互的命令解释器。也许在windows下我们常依赖鼠标和发达的图形化程序进行开发，但在linux系统下，使用shell是更高效的和应用程序进行交互的手段，是linux下开发必须掌握的技能。

1 CLI命令行界面

在图形化出现以前，和unix系统交互的唯一方式就是使用shell提供的文本命令行界面（CLI）。进入CLI的一种方式是，Linux系统的文本模式，该模式只提供一个shell CLI，这称为Linux控制台，模拟的是早期硬接线控制台终端。

然而在图像化环境提供了多种方式来访问命令行界面，如：GNOME Terminal,Knosoleh和xterm。其中red hat，ubuntu，centos采用GNOME桌面环境，所以也默认使用GNOME Terminal，并且易于上手。

2 使用虚拟机

由于学习linux系统如果直接覆盖掉我们经常使用的windows系统会给我们带来许多不便，所以我们可以使用虚拟机模拟虚拟计算机搭建linux环境进行学习，使用linux内核镜像和图形化界面搭建环境。

3 Finalshell，Xshell

跨越虚拟机操纵linux很不方便，存在复制粘贴，文件上传下载各种问题，所以可以选择使用第三方软件远程连接到linux系统，如Finalshell和Xshell，虚拟机可以后台运行。

4 Linux虚拟文件目录

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(三) 基本shell指令

以下内容主要包含：如何使用shell的提供的基本命令来处理linux文件和目录

man：查找手册

• man+name 显示对应指令的详细信息
• mna -k name 关键词查找
• pwd显示当前路径信息

cd：切换工作目录

• cd 直接返回家目录
• cd+绝对路径 切换到对应目录（/开头绝对路径）
• cd +name 切换到当前工作目录下名为name的目录中
• cd+.. 返回上一层目录

ls:列出文件和目录

• ls 显示当前目录下的文件和目录
• ls -F 区分文件类型的显示（如目录后+/，可执行文件后+*）
• ls -a 显示隐藏文件
• ls -R 递归的显示当前目录以及子目录中包含的文件
• ls -l 显示长列表，包括文件类型，权限，大小，时间戳，名称等信息
• ls -i 显示inode编号

通配符过滤列表：

• ls -l appl? 显示appl+单个未知字符的所有文件
• ls -l app* 显示所有以app开头的所有文件
• ls -l [a-z]pple 显示所有名称满足（a~z）pple的文件
• ls -l [ab]pple 显示apple和bpple的文件，如果存在
• ls -l [!a]pple 显示第一个字母不是a且后续为pple名称的文件列表

上述几种通配符可以灵活搭配使用

touch:创建文件

• touch+name 当前目录常见名为name的文件

cp: 复制文件

• cp name1 name2 复制当前目录下的name1并生成新文件name2
• 加 -i 会询问是否覆盖已有文件
• cp name1+路径/ 把name1文件复制到新的路径中去，名称和原来一样。路径后记得加/
• cp /路径下的某文件a . 注意：一个点代表当前目录，把某路径下的a文件复制到当前目录
• cp -R 路径1/ 路径2/ 把路径a中所有内容赋值到路径2里面，有的gnome终端版本会把前面目录整个复制过去，实际情况实际考虑。

cp可以搭配通配符

tab：命令行补全

• 输入文件名 按tab，根据前缀匹配结果

ln：链接

• ln -s a b 软链接，将b链接到a，a和b是不同的文件，inode编号不同
• ln a b 硬链接，两者本质是同一个文件

只有同一设备进行硬链接，不同设备文件只能使用软连接

mv：重命名，移动

• mv sad happy 把sad文件名改为happy
• mv 路径1/文件a 路径2/ 把路径1下的a移动到路径2，这是剪切
• mv 文件a 路径2/name2 把文件a移动到路径2下，顺便重命名为name2
• mv 目录a 目录b 把a目录及其子目录移动到b目录下

rm：删除文件

• rm -i 文件a 删除文件a并询问
• rm -i -r 目录名 递归的询问删除目录中的子文件，有的终端也可以把目录也删除掉
• rm -rf 删除目录树，危险危险危险，慎重使用
  rm也可以搭配通配符

mkdir，rmdir：目录管理

• mkdir a b c 分别创建abc目录
• mkdir -p a/b/c 创建目录及子目录
• rmdir 目录a 删除空目录a，rmdir只能删空目录，没有-i，要先删目录里的文件

查看文件

• file 文件名 查看文件类型
• cat 文件名 打开整个文档查看内容
• cat -n 显示行号
• cat -b 显示行号不包含空行
• more 文件名 可翻页，不会一下全打开
• less 文件名可翻页，支持上下键，空格翻页，enter下一行
• tail -n number 显示制定最后num行内容
• head -n number 显示制定前num行内容，不加-n直接加数字也可以

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二 linux下c/c++开发

配置环境：
在linux上下载安装gcc,g++，gdb调试器，camke，vim编辑器，vscode。
（gcc , g++分别是gnu的c & c++编译器）

编译过程图：

(一) 使用GCC编译器

1 g++参数：

• 源文件生成可执行程序
  g++ hello.cpp -o hello

• -g
  源文件生成带有调试信息的可执行文件
  g++ -g hello.cpp -o hello

• -o，-on（0~3）
  优化源代码,处理一下十分垃圾的代码，提高效率
  time可以显示运行时间
  time ./hello.cpp

• -l
  指定程序要链接的库，后加库名。本地的库可以直接链接使用。

• -L
  /lib，/usr/lib，/usr/llocal/lib
  不在上述三个目录中，则L后加库文件所在的目录名

• -I (大写i）
  指定头文件所在目录，若在/usr/include中不用指定，若不在就要去指定。

• -Wall
  打印警告信息

• -w
  关闭警告信息

• -std=c++11
  设置编译标准

• -o
  指定输出文件名称，linux中不加-o会默认生成a.out文件

• -D
  定义宏，常用：-DDEBUG 用此开选择开启火关闭debug宏

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2 具体案例

• g++加入头文件和其他参数信息

项目目录：

g++ main.cpp -Iinclude注意指定头文件

g++ mian.cpp -Iinclude -Wall -o swap加多个参数

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• 链接静态库
  1 汇编：
  cd src
g++ -c swap.cpp
  2 生成库libswap.a
  ar rs swap.o libswap.a swap.o
  3 链接
  cd ..
g++ main.cpp -Iinclude -lswap -Lsrc -o static_main

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• 链接动态库
  1 生成动态库libswap.so
  g++ swap.cpp -fpic -shared -o libswap.so
  2 链接库
  g++ main.cpp -Iinclude -lswap -Lsrc -o share_main
  3 访问(路径设置）：
  LDLIBRARY_PATH=src./share_main
  

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(二) 常用GDB调试命令参数

GDB：GUN Debuger ，linux下最常用的调试c/c++程序的调试器能够跟踪程序错误，常见的，诸如vscode也是通过调用GDB实现c/c++debug工作。

调试准备
g++ -g main.cpp -o test：在linux系统下，默认生成的可执行程序是release版，但是调试需要debug版本,-g进行修改，不加-g不能用gdb调试。

gun+文件名 进入调试

l+行号 默认生成10行，当指定行号时，会生成以指定行号为中间的10行，用来查看代码，生成断点

quit 退出调试

调试过程
start：开始运行程序，常用单步调试

r：即run，使用后，程序自动从主函数运行到程序结束，会在断点处暂停。在使用r之前，要设置好断点。调试中再次使用r会重新开始调试。

s:即step，使用后会逐语句的进入程序下一行，遇到函数会进入函数中执行。

n：即next，同step类似，但next遇到函数时，不会进入函数，会返回调用，除非函数中设有断点。

c：即continue，从当前位置连续执行，遇到下一个断点处停止

断点
b+行号 b即breakpoint，在第几行设置断点

info+b 显示断点信息，包括断点编号

d+断点编号 删除断点，断电编号不是行号，用info可查看

disable+断点编号 关闭断点，info中可显示断点状态信息，keep y为打开，keep n为关闭

enable+断点编号 打开断点

打印变量
p+变量名 输出变量值，打印地址可+&即可，注意只显示一次，打印数组同样输入数组名即可。

display+变量名 一直显示某个变量值，用于跟踪变量值，查看变化过程

info+display 查看变量编号

undisplay+变量编号 关闭常显示变量值，不加编号关闭全部

函数
bt 查看函数堆栈调用次数层级等信息，主要用于函数内部或递归调用时

finish 完成当前函数，若为一层函数，直接完成；若为递归函数，在没进入函数前使用，会直接完成递归调用，若在递归执行过程中使用，则会返回它的上一层。

until+行号 执行到某行，用于小范围跳跃。

其他
disassemble 反汇编，显示指令附近的汇编代码
shell+指令 gdb界面执行linux指令

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(三) vscode配置

1 ubuntu安装vmtools

目的：

• 使下一步的vscode安装包能直接从windows桌面拖到虚拟机中，便于文件传输
• 若不想使用windows下载然后传输到虚拟机上，也可以在ubuntu自带浏览器内直接进入vscode官网下载，可以跳过此步看2

步骤：

• 虚拟机菜单栏->虚拟机->安装vmware tools->打开光盘映像->里面的文件VMwareTools.tar文件复制到桌面上
• 打开终端，cd到桌面->解压命令：sudo tar -zxvf VMwareTools-X.X.X-590212.tar.gz，版本号使用tab自动补全->cd进入 vmware-tools-distrib文件夹
• 安装命令：sudo ./vmware-install.pl 进入若遇到Do you still want to proceed with this legacy installer?[no] ，输入yes，之后一路回车直到安装结束。

若点击安装vmware tools提示：客户机操作系统已将 CD-ROM 门锁定，在上方菜单栏中进入虚拟机设置：

重新选择ubuntu的iso映像，多试几次，就能可以进入vmtools光盘映像了。

2 官网下载vscode linux版安装包

vscode官网地址
若ubuntu自带浏览器，直接搜vscode官网然后进入第一个网站即可

安装步骤：

• windows下载的需要将安装包拖入虚拟机桌面
• 进入ununtu终端，cd到安装包所在路径，即桌面
• sudo dpkg -i code_1.78.2-1683731010_amd64.deb版本号用tab补全，以实际版本为主
• 终端输入code打开vscode

插件：
若使用c/c++开发，推荐安装以下插件：

• c/c++
• cmake
• cmake tools
• chinese汉化插件视需求安装

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(四) Cmake编译工具使用

1 作用

CMake（cross platform make）是一个跨平台的编译工具，可以用简单的语句来描述所有平台的编译过程。能通过写简单的配置文件生成本地的Makefile，并且跨平台的特性十分友好，非常方便。

2 常用参数

• cmake_minimum_required(VERSION number)指定cmake最小版本要求

• project(name)定义工程名称，还可指定工程支持的语言

• add_executable(exename souucre1 soucre2...)生成可执行文件，可包含单个或多个cpp文件

• include_directories(dir)向工程添加多个指定的头文件搜索路径

• aux_source_directory(dir var)把指定目录下所有的源文件存储在一个变量中，常用于多文件编译

• 调用变量时写法：${var},当使if时，直接加var

• set(var source1 source2..)给源文件代码定义一个变量名字，方便使用

• add_compile_options()添加编译参数，如-wall，-o，-std=c++11，中间用空格隔开。此命令还用于参与定义宏控制打印信息。

• add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL]) 这个命令用于添加源文件子目录，同时还可以指定中间二进制和目标二进制的生成路径。外层的CMakeLists.txt使用add_subdirectory来控制其它目录下的CMakeLists.txt的运行

• set (EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)控制make命令生成的可执行文件在主目录bin文件夹下。注意使用外部构建在build中运行cmake时，bin目录的路径位置一定要写对，../bin 或 ${PROJECT_SOURCE_DIR（意为根目录）}/bin，最好使用后者，方便别人阅读。若直接bin 会在build目录中创建一个bin文件夹。

• add_library(lib_name lib_type soucre) 添加一个库，参数1为库名字，参数2位库类型动态还是静态默认静态，参数3位源文件

• set(LIBRARY_OUTPUT_PATH${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)设置库文件存目录为lib，代码格式

• set_target_properties: 设置最终生成的库的名称，还有其它功能，如设置库的版本号等

• find_library(VAR_NAME LIB_NAME HINTS DIR)在指定目录下查找指定库，并把库的绝对路径存放到变量里，其第一个参数是变量名称，第二个参数是库名称，第三个参数是HINTS，第4个参数是路径，使用find能防止链接的时候才发现出错。此命令默认查动态库，若要指定查找库的类型，在第二个参数后加.so或.a

• target_link_libraries (main LIB) 把目标文件与库文件进行链接，第一个参数为make生成的可执行程序，第二个为库文件，可用find生成的变量名代替

一般会把源文件放到src目录下，把头文件放入到include文件下，生成的对象文件放入到build目录下，库文件放到lib目录下，最终输出的可执行程序文件会放到bin目录下，这样整个结构更加清晰

3 CMake编译具体步骤

• 编写CMakeLists：在main.cpp文件下建立CMakeLists.txt文档–>设置minimum，project，included_dir，add_executable等必要参数–>保存

• 外部构建：在main.cpp同级目录创建build目录–>linux终端cd进入build目录–>输入命令cmake ..运行cmake–>生成makefile以及其它文件

• 生成可执行文件：在linux终端中输入make命令–>./name执行

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