【Linux】Linux环境基础开发工具使用
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一、Linux编译器 - vim使用
1.1 vim的基本概念
1.2 vim的基本操作
1.3 vim正常模式命令集
1.4 vim末行模式命令集
1.5 vim操作总结
二、Linux编译器 - gcc/g++使用
2.1 背景知识
2.2 gcc如何完成
三、Linux调试器 - gdb使用
3.1 背景
3.2 开始使用
四、Linux项目自动化构建工具 - make/Makefile
4.1 背景
4.2 实例代码
4.2.1 依赖关系
4.2.2 依赖方法
4.2.3 原理
4.2.4 项目清理
一、Linux编译器 - vim使用
vi/vim的区别简单点来说，它们都是多模式编辑器，不同的是vim是vi的升级版本，它不仅兼容vi的所有指令，而且还有一些新的特性在里面。例如语法加亮，可视化操作不仅可以在终端运行，也可以运行于x window、 mac os、windows。这里统一按照vim来进行讲解。
1.1 vim的基本概念
我们讲解vim的三种模式(其实有好多模式，目前掌握这3种即可),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）：控制屏幕光标的移动，字符、字或行的删除，移动复制某区段及进入Insert mode下，或者到last line mode。
- 插入模式（Insert mode）：只有在Insert mode下，才可以做文字输入，按 ESC 键可回到命令模式。该模式是我们后面用到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。要查看你的所有模式，打开vim，末行模式直接输入：help vim-modes
1.2 vim的基本操作
1. 进入vim，在系统提示符号后输入vim及文件名称后，就进入vim全屏幕编辑画面：
- # vim test2
- 有一点要特别注意，就是你进入vim后，是处于[正常模式]，需要切换到[插入模式]才可以输入文字
2. [正常模式]切换到[插入模式]：
- 输入a
- 输入i
- 输入o
3. [插入模式]切换到[正常模式]：
- 目前处于[插入模式]，就只能一直输入文字，如果发向输错了字，想用光标键往回移动，将该字删除，可以先按一下 [ESC] 键转到 [正常模式] 再删除文字，也可以直接删除。
4. [正常模式]切换到[末行模式]：
- [shift+;] 也就是输入 [:]
5. 退出vim及保存文件，在正常模式下，按一下 [:] 冒号键进入 [末行模式]：
- w（保存当前文件）
- q（退出vim）
- wq（保存文件并退出vim）
- q!（强制退出vim）
1.3 vim正常模式命令集
1. 插入模式：
- 按 [i] 键进入插入模式后，是从光标当前位置开始输入文字；
- 按 [a] 键进入插入模式后，是从目前光标所在位置的下一个位置开始输入文字；
- 按 [o] 键进入插入模式后，是插入新的一行，从行首开始输入文字。
2. 从插入模式切换到命令模式：
- 按 [ESC] 键。
3. 移动光标：
- vim可以直接用键盘上的箭头键来上下左右移动，但正规的vim是用小写英文字母 [h]、[j]、[k]、[l]，分别控制光标左、下、上、右移动。
- [G]：移动到文章的最后。
- [$]：移动到光标所在行的行尾。
- [^]：移动到光标所在行的行首。
- [w]：光标跳到下个字的开头。
- [e]：光标跳到下个字的字尾。
- [b]：光标跳到上个字的开头。
- [#l]：光标移动到光标所在位置后面第#个位置，如：6l，9l。
- [gg]：移动到文本的开始。
- [shift + g]：移动到文本的末端。
- [ctrl + b]：屏幕往后移动一页。
- [ctrl + f]：屏幕往前移动一页。
- [ctrl + u]：屏幕往后移动半页。
- [ctrl + d]：屏幕往前移动半页。
4. 删除文字：
- [x]：每按一次，删除光标所在位置的一个字符。
- [#x]：表示删除光标所在位置及其后面#个字符。
- [X]：每按一次，删除光标所在位置的前面一个字符。
- [#X]：删除光标所在位置的前面#个一个字符。
- [dd]：删除光标所在行。
- [#dd]：从光标所在行开始删除#行。
5. 复制：
- [yw]：将光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区中。
- [#yw]：复制#个字符到缓冲区中。
- [yy]：复制光标所在行到缓冲区中。
- [#yy]：从光标所在行开始复制#行到缓冲区中。
- [p]：将缓冲区的字符粘贴到光标所在的位置。注意：所有与“y”有关的复制命令都必须与“p”配合才能完成复制与粘贴功能。
6. 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，知道按下 [ESC] 键为止。
7. 撤销上一次操作：
- [u]：如果误执行一个命令，可以马上按下 [u]，回到上一个操作。按多次 [u] 可以执行多次恢复。
- [ctrl + r]：撤销的恢复。
8. 更改：
- [cw]：更改光标所在处的字到字尾处。
- [c#w]：表示更改#个字符。
9. 跳到指定的行：
- [ctrl + g]：列出光标所在行的行号。
- [#G]：表示光标移动到#行行首。
1.4 vim末行模式命令集
在使用末行模式之前，请记住先按下 [ESC] 确保自己处于命令模式，再按 [:] 进入末行模式。
1. 列出行号
- [set nu]：会在文件的每一行前面列出行号。
2. 跳到文件中的某一行
- [#]：#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，例如输入9，按回车，就会跳到第9行。
3. 查找字符
- [/关键字]：先按/，在输入想要查找的关键字，如果第一次找的关键字不是想要的，可以按 [n] 会往后寻找到想要的关键字。
- [?关键字]：先按?，在输入想要查找的关键字，如果第一次找的关键字不是想要的，可以按 [n] 会往后寻找到想要的关键字。
- ?是从后往前查找，/是从前往后查找。
4. 保存文件
- [w]：在冒号后输入w，可以保存文件。
5. 离开文件
- [q]：按q后就会退出vim，可能无法退出，这时候可以在q后加上!，表示强制退出vim。
- [q!]：一般离开时，建议搭配 [w] 一起使用，这样退出时可以保存文件。
1.5 vim操作总结
1. 三种模式
- 命令模式
- 插入模式
- 末行模式
2. vim操作
- 打开，关闭，查看，查询，插入，删除，替换，撤销，复制等等操作。
二、Linux编译器 - gcc/g++使用
2.1 背景知识
- 预处理（经行宏替换，展开头文件等）
- 编译（生成汇编）
- 汇编（生成机器可识别的代码）
- 链接（生成可执行文件或库文件）
2.2 gcc如何完成
格式：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] 目标文件
1. 预处理（经行宏替换，展开头文件等）
- 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
- 预处理指令是以#号开头的代码行。
- 实例: 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（生成汇编）
- 在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、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,gcc 把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。
- 实例: gcc –S hello.i –o hello.s
3. 汇编（生成机器可识别的代码）
- 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
- 读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
- 实例: gcc –c hello.s –o hello.o
4. 链接（生成可执行文件或库文件）
- 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
- 实例: gcc hello.o –o hello
5. 在这里涉及到一个重要的概念: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
6. 函数库一般分为静态库和动态库两种
- 静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”
- 动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。 gcc hello.o –o hello
- gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。
7. gcc的选项
- -a 或--time=atime或--time=access或--time=use只更改存取时间。
- -c 或--no-create 不建立任何文档。
- -d 使用指定的日期时间，而非现在的时间。
- -f 此参数将忽略不予处理，仅负责解决BSD版本touch指令的兼容性问题。
- -m 或--time=mtime或--time=modify 只更改变动时间。
- -r 把指定文档或目录的日期时间，统统设成和参考文档或目录的日期时间相同。
- -t 使用指定的日期时间，而非现在的时间。
- -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
- -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
- -c 编译到目标代码
- -o 文件输出到 文件
- -static 此选项对生成的文件采用静态链接
- -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
- -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.
- -O0
- -O1
- -O2
- -O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高
- -w 不生成任何警告信息。
- -Wall 生成所有警告信息。
三、Linux调试器 - gdb使用
3.1 背景
- 程序的发布方式有两种，debug模式和release模式
- Linux gcc/g++出来的二进制程序，默认是release模式
- 要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g 选项
3.2 开始使用
- list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
- list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
- r或run：运行程序。
- n 或 next：单条执行。
- s或step：进入函数调用
- break(b) 行号：在某一行设置断点
- break 函数名：在某个函数开头设置断点
- info break ：查看断点信息。
- finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
- print(p)：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
- p 变量：打印变量值。
- set var：修改变量的值
- continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
- run(或r)：从开始连续而非单步执行程序
- delete breakpoints：删除所有断点
- delete breakpoints n：删除序号为n的断点
- disable breakpoints：禁用断点
- enable breakpoints：启用断点
- info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
- display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
- undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
- until X行号：跳至X行
- breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
- info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
- quit：退出gdb
四、Linux项目自动化构建工具 - make/Makefile
4.1 背景
- 会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力
- 一个工程中的源文件不计数，其按类型、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，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作
- makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个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。
- make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，比如：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。
- 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。
4.2 实例代码
c代码
#include <stdio.h>int main()
{printf("hello!\n");return 0;
}Makefile文件
hello:hello.o
gcc hello.o -o hello
hello.o:hello.s
gcc -C hello.s -o hello.o
hello.s:hello.i
gcc -S hello.i -o hello.s
hello.i:hello.c
gcc -E hello.c -o hello.iPHONY:clean
clean:
rm -f hello hello.o hello.s hello.i
4.2.1 依赖关系
- 上面的文件 hello ,它依赖 hell.o
- hello.o , 它依赖 hello.s
- hello.s , 它依赖 hello.i
- hello.i , 它依赖 hello.c
4.2.2 依赖方法
- gcc hello.* -option hello.* ,就是与之对应的依赖方法
4.2.3 原理
- make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
- 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“hello”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
- 如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello这个文件新（可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成hello这个文件。
- 如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
- 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明make的终极任务，也就是执行文件hello了。
- 这就是整个make的依赖性，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。
- 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。
- make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。
4.2.4 项目清理
- 工程是需要被清理的
- 像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。
- 但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的。
- 可以将我们的 hello 目标文件声明成伪目标，测试一下。
