Linux环境基础开发工具的使用

目录

一、Linux软件包管理器yum

1.1 Linux下载软件的方式

1.2 认识yum 

1.3 查看软件包

1.4 安装软件

1.5 本地机器与云服务器文件互传

1.6 卸载软件

二、编辑器vim

2.1 vim下各模式的切换

2.2 命令模式下各命令汇总

2.3 底行模式各命令汇总

2.4 vim的简单配置

三、编译器gcc/g++

3.1 gcc/g++语法

3.2 预处理

3.3 编译

3.4 汇编

3.5 链接

四、调试器gdb

4.1 gdb使用须知

4.2 gdb常见命令汇总

4.3 gdb调试多线程

五、项目自动化构建工具make/makefile

5.1 make/makefile的重要性

5.2 依赖关系和依赖方法

5.3 多文件编译

5.4 make原理

5.5 项目清理

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一、Linux软件包管理器yum

1.1 Linux下载软件的方式

1. 下载到程序的源代码，自行进行编译，得到可执行程序
2. 获取rpm安装包，通过rpm命令进行安装（未解决软件的依赖关系）
3. 通过yum进行安装软件（常用）

1.2 认识yum 

yum是一个在Fedora、RedHat以及CentOS中的前端软件包管理器，能够从指定的服务器自动下载RPM包并且安装，可以自动处理依赖性关系，并且一次安装所有依赖的软件包，无须繁琐地一次次下载、安装

注意：一个服务器同一时刻只允许一个yum进行安装，不能在同一时刻同时安装多个软件

yum是从服务器上下载RPM包，在下载时必须联网，可通过ping指令判断当前云服务器是否联网

1.3 查看软件包

yum list

1. 软件包名称：主版本号.次版本号.源程序发行号-软件包的发行号.主机平台.cpu架构
2. "x86_64"后缀表示64位系统的安装包，"i686"后缀表示32位系统安装包，选择包时要和系统匹配
3. "el7"表示操作系统发行版的版本，“el7"表示的是"centos7/redhat7”，“el6"表示"centos6/redhat6”
4. 最后一列表示的是“软件源”的名称，类似于"小米应用商店"，"华为应用商店"这样的概念

下面以查找lrzsz为例

lrzsz可以将Windows中的文件上传到Linux中，也可以将Linux中的文件下载到Windows当中，实现云服务器和本地机器之间进行信息互传

此时就只会显示与lrzsz相关的软件包

1.4 安装软件

sudo yum install 软件名

yum会自动找到都有哪些软件包需要下载，按"y"确认安装，出现"complete"时，说明安装完成

注意事项：

1. 安装软件时需向系统目录中写入内容，一般需要sudo或者切换到root账户下才能完成
2. yum安装软件只能一个装完了再装另一个，正在使用yum安装一个软件的过程中，如果再尝试用yum安装另外一个软件，yum会报错

1.5 本地机器与云服务器文件互传

在上面可以看到博主已经安装好了lrzsz，接下来顺带讲下lrzsz的使用

rz -E

通过该指令可选择需要从本地机器上传到云服务器的文件

 sz 文件名

该指令可将云服务器上的文件下载到本地机器的指定文件夹

1.6 卸载软件

sudo yum remove 软件名

yum会自动卸载该软件，按"y"确认卸载，当出现"complete"时，说明卸载完成

二、编辑器vim

vim在做开发时，主要解决编写代码的问题，本质上就是一个多模式的文本编辑器

这里主要介绍vim最常用的三种模式：命令模式、插入模式、底行模式

• 命令模式（Normal mode）

在命令模式下，可以控制屏幕光标的移动，字符、字或行的删除，复制粘贴，剪贴等操作

• 插入模式（Insert mode）

只有在插入模式下才能进行文字输入，该模式是使用最频繁的编辑模式

• 底行模式（Command mode）

在底行模式下，可以将文件保存或退出，也可以进行查找字符串等操作。在底行模式下还可以直接输入vim help-modes查看当前vim的所有模式

2.1 vim下各模式的切换

使用下面的命令打开文件，进入vim后默认为命令模式（普通模式）

vim 文件名

命令模式切换至插入模式

输入[i]：在当前光标处进入插入模式
输入[a]：在当前光标的后一位置进入插入模式
输入[o]：在当前光标处新起一行进入插入模式

命令模式切换至底行模式

输入Shift+;，实际上就是输入:

插入模式或底行模式切换至命令模式

插入模式或是底行模式切换至命令模式直接按一下Esc键即可

2.2 命令模式下各命令汇总

[移动光标]

• 按「k」：光标上移
• 按「j」：光标下移
• 按「h」：光标左移
• 按「l」：光标右移
• 按「$」：移动到光标所在行的行尾
• 按「^」：移动到光标所在行的行首
• 按「gg」：移动到文本开始
• 按「Shift+g」：移动到文本末尾
• 按「n+Shift+g」：移动到第n行行首
• 按「n+Enter」：当前光标向下移动n行
• 按「w」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的开头
• 按「e」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的结尾
• 按「b」：光标从右到左，从下到上的跳到上一个字的开头

[删除]

• 按「x」：删除光标所在位置的字符
• 按「nx」：删除光标所在位置开始往后的n个字符
• 按「X」：删除光标所在位置的前一个字符
• 按「nX」：删除光标所在位置的前n个字符
• 按「dd」：删除光标所在行
• 按「ndd」：删除光标所在行开始往下的n行

[复制粘贴]

• 按「yy」：复制光标所在行到缓冲区
• 按「nyy」：复制光标所在行开始往下的n行到缓冲区
• 按「yw」：将光标所在位置开始到字尾的字符复制到缓冲区
• 按「nyw」：将光标所在位置开始往后的n个字复制到缓冲区
• 按「p」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴上
• 按「np」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴n次

[剪切]

• 按「dd」：剪切光标所在行
• 按「ndd」：剪切光标所在行开始往下的n行
• 按「p」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴上
• 按「np」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴n次

[撤销]

• 按「u」：撤销
• 按「Ctrl+r」：恢复刚刚的撤销

[大小写切换]

• 按「~」：完成光标所在位置字符的大小写切换
• 按「n~」：完成光标所在位置开始往后的n个字符的大小写切换

[替换]

• 按「r」：替换光标所在位置的字符。
• 按「R」：替换光标所到位置的字符，直到按下「Esc」键为止

[更改]

• 按「cw」：将光标所在位置开始到字尾的字符删除，并进入插入模式。
• 按「cnw」：将光标所在位置开始往后的n个字删除，并进入插入模式。

[翻页]

• 按「Ctrl+b」：上翻一页
• 按「Ctrl+f」：下翻一页
• 按「Ctrl+u」：上翻半页
• 按「Ctrl+d」：下翻半页

2.3 底行模式各命令汇总

在使用底行模式之前，先按Esc键确定已经处于命令模式，再按:即可进入底行模式

[行号设置]

• 「set nu」：显示行号
• 「set nonu」：取消行号

[保存退出]

• 「w」：保存文件
• 「q」：退出vim，如果无法离开vim，可在「q」后面跟一个「!」表示强制退出
• 「wq」：保存退出

[分屏指令]

• 「vs 文件名」：实现多文件的编辑
• 「Ctrl+w+w」：光标在多屏幕下进行切换

[执行指令]

• 「!+指令」：在不退出vim的情况下，可以在指令前面加上「!」就可以执行Linux的指令，例如查看目录、编译当前代码等

2.4 vim的简单配置

配置文件的位置

1. 在目录/etc/下面，有个名为vimrc的文件，这是系统中公共的配置文件，对所有用户都有效
2. 在每个用户的主目录/home/xxx下，都可以自己建立私有的配置文件，命名为".vimrc"，这是该用户私有的配置文件，仅对该用户有效

普通用户在自己的主目录下建立了".vimrc"文件后，在文件当中输入set nu指令并保存，下一次打开vim的时候就会自动显示行号

vim的配置比较复杂，某些vim配置还需要使用插件，建议不要一个个去配置。比较简单的方法是直接执行以下指令（想在哪个用户下让vim配置生效，就在哪个用户下执行该指令，不推荐直接在root下执行）

curl -sLf https://gitee.com/HGtz2222/VimForCpp/raw/master/install.sh -o ./install.sh && bash ./install.sh

然后按照提示输入root密码

然后等待安装配置，最后手动执行source ~/.bashrc即可

配置完成后，自动补全、行号显示以及自动缩进等都有了

三、编译器gcc/g++

3.1 gcc/g++语法

 gcc/g++ 选项 文件

1. -E 只进行预处理，这个不生成文件，需要把他重定向到一个输出文件里面（否则将把预处理后的结果打印到屏幕上）
2. -S 编译到汇编语言，不进行汇编和链接，即只进行预处理和编译
3. -c 编译到目标代码
4. -o 将处理结果输出到指定文件，该选项后需紧跟输出文件名
5. -static 此选项对生成的文件采用静态链接
6. -g 生成调试信息（若不携带该选项则默认生成release版本）
7. -shared 此选项将尽量使用动态库，生成文件较小
8. -w 不生成任何警告信息
9. Wall 生成所有警告信息
10. -O0/-O1/-O2/-O3 编译器优化选项的四个级别，-O0表示没有优化，-O1为缺省值，-O3优化级别最高

3.2 预处理

gcc -E test.c -o test.i

• 预处理功能主要包括头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等
• 预处理指令是以#开头的代码行
• -E选项的作用是让gcc/g++在预处理结束后停止编译过程
• -o选项是指目标文件，“xxx.i”文件为已经过预处理的原始程序

3.3 编译

gcc -S test.i -o test.s

• 在这个阶段中，gcc/g++首先检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，将代码翻译成汇编语言
• 用户可以使用-S选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码
• -o选项是指目标文件，"xxx.s"文件为已经过翻译的原始程序

3.4 汇编

gcc -c test.s -o test.o

• 汇编阶段是把编译阶段生成的"xxx.s"文件转成目标文件
• 使用-c选项就可以得到汇编代码转化为"xxx.o"的二进制目标代码

3.5 链接

gcc test.o -o test

• 在成功完成以上步骤之后，就进入了链接阶段
• 链接的主要任务就是将生成的各个"xxx.o"文件进行链接，生成可执行文件
• gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件
• 若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out

注意： 链接后生成的也是二进制文件

四、调试器gdb

4.1 gdb使用须知

程序发布方式：

1. debug版本：程序本身会被加入更多的调试信息，以便于进行调试
2. release版本：不会添加任何调试信息，是不可调试的

在Linux中gcc/g++默认生成的可执行程序是release版本的，是不可被调试的。若想生成debug版本，就需要在使用gcc/g++生成可执行程序时加上-g选项

对同一份源代码分别生成其release版本和debug版本的可执行程序，并通过ll指令可以看到，debug版本发布的可执行程序的大小比release版本发布的可执行程序的大小要大一点，其原因就是以debug版本发布的可执行程序当中包含了更多的调试信息

4.2 gdb常见命令汇总

[进入gdb]

• 指令： gdb 文件名

[调试]

• 「run/r」：运行代码（启动调试）
• 「next/n」：逐过程调试
• 「step/s」：逐语句调试
• 「until 行号」：跳转至指定行
• 「finish」：执行完当前正在调用的函数后停下来（不能是主函数）
• 「continue/c」：运行到下一个断点处
• 「set var 变量=x」：修改变量的值为x

[显示]

• 「list/l n」：显示从第n行开始的源代码，每次显示10行，若n未给出则默认从上次的位置往下显示.
• 「list/l 函数名」：显示该函数的源代码
• 「print/p 变量」：打印变量的值
• 「print/p &变量」：打印变量的地址
• 「print/p 表达式」：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值
• 「display 变量」：将变量加入常显示（每次停下来都显示它的值）
• 「display &变量」：将变量的地址加入常显示
• 「undisplay 编号」：取消指定编号变量的常显示
• 「bt」：查看当前线程各级函数调用及参数
• 「f 堆栈编号」：查看编号所表示的堆栈
• 「info/i locals」：查看当前栈帧当中局部变量的值

[断点]

• 「break/b n」：在第n行设置断点
• 「break/b 函数名」：在某函数体内第一行设置断点
• 「info breakpoint/b」：查看已打断点信息
• 「delete/d 编号」：删除指定编号的断点
• 「disable 编号」：禁用指定编号的断点
• 「enable 编号」：启用指定编号的断点

[退出gdb]

• 「quit/q」：退出gdb

4.3 gdb调试多线程

下面以该代码进行讲解 

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
 
void* ThreadEntryFuncA(void* arg)
{
    for(int i = 0; i < 100; ++i) {
        cout << "ThreadEntryFuncA:[" << i << "]" << endl;
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}
 
void* ThreadEntryFuncB(void* arg)
{
    for(int i = 0; i < 100; ++i) {
        cout << "ThreadEntryFuncB:[" << i << "]" << endl;                                                
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t tidA,tidB;
 
    int ret = pthread_create(&tidA, NULL, ThreadEntryFuncA, NULL);
    if(ret < 0) {
       perror("pthread_create");
       return 0;
    }
    
    ret = pthread_create(&tidB, NULL, ThreadEntryFuncB, NULL);
    if(ret < 0) {
        perror("pthread_create");
        return 0;
    }

    pthread_join(tidA, NULL);
    pthread_join(tidB, NULL);
    return 0;
}

pstack命令观察多线程

查看线程信息

info threads

切换线程

t [线程ID]

使用该指令后，gdb调试的线程切换到线程ID表示的线程 

理解调度器锁模式

调试时除了当前线程在运行，想要规定其他线程的运行情况，可使用set scheduler-locking [mode]进行设置

set scheduler-locking off

不锁定任何线程，所有线程都可以继续执行

set scheduler-locking on

只有当前线程可以运行，其他线程暂停运行

set scheduler-locking step

1. 当单步执行某一线程时，保证在调试过程gdb不会切换被调试线程，其他线程也会随着被调试线程的单步执行而执行
2. 但若在该模式下执行continue、until、finish命令，则其他线程也会执行。若某一线程在执行过程中遇见断点，则gdb调试器会将该线程作为被调试线程

show scheduler-locking

查看调度器锁模式（默认step模式）

五、项目自动化构建工具make/makefile

5.1 make/makefile的重要性

1. 会不会写Makefile，从侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力
2. 一个工程的源文件不计其数，按照其类型、功能、模块分别放在若干个目录中，Makefile定义了一系列的规则来指定：哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，甚至于进行更复杂的功能操作
3. Makefile带来的好处就是"自动化编译"，一旦写好，只需一个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
4. mak是一个命令工具，是一个解释Makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令。如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，Makefile都成为了一种在工程方面的编译方法
5. make是一条命令，Makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建

5.2 依赖关系和依赖方法

使用make/Makefile前首先应该理解各个文件之间的依赖关系以及依赖方法

• 依赖关系： 文件A的变更会影响到文件B，那么就称文件B依赖于文件A

test.o文件是由test.c文件通过预处理、编译以及汇编之后生成的文件，所以test.c文件的改变会影响test.o，所以说test.o文件依赖于test.c文件

• 依赖方法： 若文件B依赖于文件A，那么通过文件A得到文件B的方法，就是文件B依赖于文件A的依赖方法

test.o依赖于test.c，而test.c通过gcc -c test.c -o test.o指令就可以得到test.o，那么test.o依赖于test.c的依赖方法就是gcc -c test.c -o test.o

5.3 多文件编译

工程中有多个源文件的时候，应该如何进行编译生成可执行程序

可以直接使用gcc指令对多个源文件进行编译，进而生成可执行程序

但进行多文件编译的时候一般不使用源文件直接生成可执行程序，而是先用每个源文件各自生成自己的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序

原因

• 若是直接使用源文件生成可执行程序，那么其中一个源文件进行了修改，再生成可执行程序的时候就需要将所有源文件重新进行编译链接
• 而若是先用每个源文件各自生成各自二进制文件，那么其中一个源文件进行了修改，就只需重新编译生成该源文件的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序即可

注意： 编译链接的时候不需要加上头文件，因为编译器通过源文件的内容可以知道所需的头文件名字，而通过头文件的包含方式（"尖括号"包含和"双引号"包含），编译器可以知道应该从何处去寻找所需头文件

但是随着源文件个数的增加，每次重新生成可执行程序时，所需输入的gcc指令的长度与个数也会随之增加。这时就需要使用make和Makefile了，这将大大减少重复的工作

步骤一：在源文件所在目录下创建一个名为Makefile/makefile的文件

步骤二： 编写Makefile文件

最简单的编写格式就是，先写出文件的依赖关系，然后写出文件之间的依赖方法，依次写下去

编写完毕Makefile文件后保存退出，然后在命令行中执行make指令便可以生成可执行程序，以及该过程产生的中间产物

Makefile文件的简写方式：

1. $@：表示依赖关系中的目标文件（冒号左侧）
2. $^：表示依赖关系中的依赖文件列表（冒号右侧全部）
3. $<：表示依赖关系中的第一个依赖文件（冒号右侧第一个）

如，上面的Makefile文件可简写为

注意： gcc/g++携带-c选项时，若不指定输出文件的文件名，则默认输出文件名为xxx.o，所以这里可以不用指定输出文件名

5.4 make原理

1. make会在当前目录下找名字为"Makefile"或"makefile"的文件
2. 若找到，再找文件中的第一个目标文件。以上面为例，会找到mytest这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件
3. 若mytest文件不存在，或是mytest所依赖的后面的test.o文件和main.o文件的文件修改时间比mytest文件新，那么就会执行后面的依赖方法来生成mytest文件
4. 若mytest所依赖的test.o文件不存在，那么make会在Makefile文件中寻找目标为test.o文件的依赖关系，若找到则再根据其依赖方法生成test.o文件（类似于堆栈的过程）
5. 当然，test.c文件和main.c文件是存在的，于是make会生成test.o文件和main.o文件，然后再用test.o文件和main.o文件生成最终的mytest文件
6. make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件
7. 若在寻找的过程中出现错误，如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错

5.5 项目清理

在每次重新生成可执行程序前，都应该将上一次生成可执行程序时生成的一系列文件进行清理，但每次都手动执行一系列指令进行清理工作的话，有些麻烦，因为每次清理时执行的都是相同的清理指令，所以可以将项目清理的指令也加入到Makefile文件中

clean这种伪目标，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么其后面所定义的命令将不会被自动执行，但可以显示要make执行

注意：一般将clean这种设置为伪目标，用.PHONY修饰，伪目标的特性是：总是被执行