Linux基础1

1. gcc的编译过程

gcc是一套广泛应用于编译C语言、C++等多种语言的工具链，它的编译过程不是一步完成是，而是通过四个独立且有序的阶段将源代码最终转换为执行文件，每个阶段都有明确的功能和输出文件。

四个阶段分别是：预处理→编译→汇编→链接

预处理

预处理是指对源代码的预处理指令以#开头，比如#include、#define、ifdef等进行解析，生成“纯净的”预处理后代码。

• 处理#include:将头文件（如stdio.h）的内容直接插入到文件中；
• 处理#define：替换宏定义（如#define PI 3.14会将代码中所有PI替换为3.14；
• 预处理条件编译（#ifdef/ifndef/#endif）：根据条件保留或删除部分代码；
• 删除注释：去除源代码中的注释，比如//和/*...*/（多行注释），避免干扰后续编译。

输入文件为.c文件

输出文件为.i文件

关键指令：gcc -E main.c -o main.i（-E表示 “仅执行预处理阶段，结束后停止”）

编译

编译是指将预处理的代码转为汇编语言

对预处理后的代码.i文件进行语法分析、语义分析、优化，最终将高级的C语言代码转换为对应平台的汇编语言代码。

• 语法分析：代码检查是否符合C语言语法规则，比如关键字错误，括号不匹配等问题，如果出现语法错误会报错；
• 语义分析：检查代码的逻辑合理性，比如变量的定义、类型不匹配等问题；
• 中间优化：对代码进行初步优化，比如常量折叠、死代码删除等，以提高后续汇编代码的效率

输入文件：.i文件（预处理后的文件）

输出文件：.s文件（汇编语言文件）

关键指令：gcc -s mian.i -o mian.s（-s表示“执行预处理+编译阶段，生成汇编代码后停止”）

汇编

汇编指的是将汇编代码转换为机器代码

将汇编语言代码（.s）文件翻译为CPU可直接识别机器码（二进制指令），并封装为“目标文件”

输入文件：.s文件（汇编语言文件）

输出文件：.o文件（目标文件）（Windows下通常为.obj）

关键指令：gcc -c main.s -o mian.o（-c表示"执行预处理+编译+汇编阶段，生成目标文件后停止"）

注意：目标文件是“部分编译产物”，若代码中调用了外部函数，比如printf函数，来自标准库，此时仅仅只是记录了函数名，位关联实际实现地址。

链接

链接指的是整合目标文件库，生成可执行文件

将代码的目标文件（如main.o）与依赖的库文件（如标准库libc.so、第三方库）进行整合，解决函数/变量的“地址引用”问题，最终生成可执行文件）

• 静态链接：将库文件的代码直接连接复制到可执行文件中（生成的文件体积大，但不依赖外部库，可以独立执行）；
• 动态链接：仅在可执行文件记录“库的引用信息”，运行时才加载库文件（生成的文件体积小，但依赖外部库，若库缺失则无法运行）

输入文件：.o文件+依赖库文件（如libc.so）

输出文件：可执行文件（Linux下默认无后缀，Windows下位.exe）

关键指令：gcc mian.o -o main

总结：

源代码到可执行文件的流程

mian.c(源代码)→(预处理)→mian.i→(编译)→main.s→(汇编)→mian.o→(链接)→main

Linux文件类型

Linux文件分为类型并非通过扩展名来区分，而是通过文件本身的原数据来定义。Linux文件主要分为：普通文件、目录文件、链接文件（软链接和硬链接）、套接字文件、管道文件、块设备文件、字符设备文件七大类。

其中常用的文件类型分为以下几种：

1. 普通文件
   • 标识：在ls -l指令下以-开头的文件
   • 说明：最常见的文件类型，用于存储文本、二进制数据、程序代码等、
   • 示例：文本文件(.tex)、可执行程序、图片文件等
   • 特点：不包含文件系统的结构信息，仅存储实际数据
2. 目录文件
   • 标识：在ls -l指令下以d开头的文件
   • 说明：用于管理文件和字目录的特殊文件，本质是存储文件名与对应inode的映射关系
   • 示例：可以嵌套包含其他目录（形成目录树），每个目录至少包含.（当前目录）和..父目录
3. 符号链接（软连接）
   • 标识：在ls -l指令下以l开头的文件
   • 说明：类似Windows的快捷方式，是指向另一个文件/目标的引用
   • 示例：ln -s /user/local/bin/cplusplus cpp
   • 特点：
     • 可以跨文件系统创建
     • 若源文件被删除，软连接会失效（显示“断链”）
     • 大小通常是源文件路径的字符长度
4. 硬链接
   • 标识：无特殊标识，在ls ls指令下以普通文件-或目录d
   • 说明：与源文件共享同一个inode的另一个文件名，本质是inode的多个“别名”
   • 示例：in file.txt file_link创建的硬链接
   • 特点：
     • 不能跨文件系统创建
     • 源文件删除后，硬链接仍然可以正常访问（因为inode没有被删除）
     • 不能对目录创建硬链接（避免目录树循环）
5. 管道文件
   • 标识：在ls -l命令输出中以p开头
   • 说明：用于进程间通信（IPC）临时文件，遵循“先进先出”（FIFO）原则
   • 示例：mkfifo mypipe创建的命名管道
   • 特点：
     • 数据写入后被读取立即删除，不持久存储
     • 常用于命令行中，连接进程
6. 字符设备文件
   • 标识：在ls -l 命令输出以c开头
   • 说明：用于与字符设备（按字节流交互的设备）通信的接口文件
   • 示例：/dev/tty（终端设备），/dev/zero（零字节生成器）
   • 特点：数据传输以字节为单位，不缓存数据
7. 块设备文件
   • 标识：在ls -l命令输出以b开头
   • 说明：用于与块设备（按固定大小交互设备）通信的接口文件
   • 示例：/dev/sda（硬盘）、/dev/nvme01（NVMe固态硬盘）
   • 特点：数据传输以块为单位，支持随机访问，有缓存机制
8. 套接字文件
   • 标识：在ls -l命令输出中以 s 开头
   • 说明：用于进程间网络通信的特殊文件，支持本地和网络套接字
   • 示例：/var/run/docker.sock（Docker 守护进程套接字）
   • 特点：是网络编程（如 TCP/IP、UDP）的基础，可实现跨主机进程通信