一. Linux软件包管理器-yum使用

1. Linux 安装软件的方式

在 Linux 下安装软件一共有三种方式:

1. 源代码安装
   有很多开源软件的源代码会被作者放在Github/Gitee 等网站上, 可以将这些源代码下载在本地.通过直接在本地将这些源代码进行编译链接生成可执行程序.
   在嵌入式编程中, 经常用到交叉编译来处理不同平台的适配性.

2. rpm包直接安装
   Linux 下的安装包, 需要用到 rpm 命令进行安装, 同时需要自己解决软件依赖的环境.

3. yum/apt-get
   在 Centos 下的下载指令是 yum , Ubuntu 下的下载指令是 apt-get
yum 是工具/指令/程序安装, 是 Linux 预装指令, 搜索,下载和安装对应软件.

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2. yum 三板斧

yum 相当于手机上的应用软件市场, 只要是 yum 的远端服务器上面有的软件, 都可以通过 yum 指令进行安装.

在使用 yum 之前, 如果是虚拟机, 需要将对应的 yum 源进行修改. 默认是官方源, 由于某些原因, 下载速度极慢.
国内有很多优秀的源, 例如阿里云源, 清华源, 中科大源等等.
源文件的路径为 /etc/apt/sources.list, 在网上查找相关源的地址, 将原来的文件进行备份后, 进行替换, 随后 update 即可.

确保机器联网, 并且用户为 root 或者 用户可以使用 sudo

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yum list

yum list 查看软件列表
可以查看可通过 yum 下载的所有软件的列表
yum list | grep [软件名] 可以查找相关的软件

比如输入 yum list | grep sl 得到以下结果

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yum install

yum install [软件名] 可以下载并安装指定软件, 可添加 -y 忽视确认, 安装前会评估安装包大小, 判断硬盘是否有足够大小

注意:要在 root 下下载, 或者 sudo 下载

提示完毕, 安装完毕.

直接运行 sl, 可以看到有个小火车运行出来了

yum remove

通过 yum remove 可以卸载已经安装的软件

二. Linux编辑器-vim使用

vim 是多模式的编辑器, 本身只是一个记事本, 不能进行编译链接.

1. vim 的基本概念

vim 有很多模式, 常用到的有三种: 命令模式(command mode), 插入模式(insert mode) 和底行模式(last line mode), 各模式的区分如下:

通过 vim 打开一个文件, 默认进入命令模式, 可以按照以下方式进行模式间的转换.
注意: 插入模式不能直接进入底行模式, 底行模式不能直接进入插入模式

2. vim 的基本操作

下面简单展示以下用 vim 写一个 c程序 的流程

• 首先 touch test.c 创建一个c源文件
  vim test.c 使用 vim 打开这个文件
  

• 进入默认是命令模式, 可以移动光标, 但是不可以输入

• 键盘按 i 可以进入插入模式, 随后将 c程序的代码进行输入
  

• 要想保存该文件, 需要进入底行模式, 按 [ESC] 先进入命令模式, 随后 [shift + ; + wq] 保存并退出
  

这就是使用 vim 的基本操作.

3. vim 的命令模式命令集

按键	操作
移动光标
[h], [j], [k], [l]	分别控制光标左, 下, 上, 右移一格
[G](shift + g)	移动到文本的最后
[gg]	移动到文本的开始
[nG](n + shift + g)	移动到文本第n行
[^](shift + 6)	移动到光标所在行的"行尾"
[$](shift + 4)	移动到光标所在行的"行首"
[w]	光标跳到下一个字的开头
[b]	光标跳到上一个字的开头
复制
[yw]	光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区
[nyw]	复制 n 个字符到缓冲区
[yy]	复制光标所在行到缓冲区
[nyy]	复制从改行往下数 n 个行到缓冲区
[p]	将缓冲区内的字符粘贴到光标所在位置. 注意所有的y有关的指令都必须与p配合才能完成复制与粘贴功能
[np]	将缓冲区内的字符粘贴 n 次
删除
[x]	删除光标所在位置的一个字符
[nx]	删除光标所在位置开始后面 n 个字符
[X]	删除光标所在位置前面一个字符
[nX]	删除光标所在位置前面 n 个字符
[dd]	删除光标所在行
[ndd]	从光标开始删除 n 行
替换
[r]	替换光标所在的字符
[R](shift+r)	替换光标所到之处的字符, 直到按下 [ESC] 为止
[~](shift + `)	光标所在字符转换大小写; A->a, a->A
撤销
[u]	回到上一命令, 可以多次撤销
[ctrl + r]	撤销恢复
查找
[#](shift + 3)	查找光标所在单词, 按 n 可以跳转到下一个

4. vim 底行模式命令集

在使用底行模式之前, 确保自己已经按 [ESC] 进入命令模式, 再按 [:] 即可进入底行模式

按键	操作
[set nu]	列出行号
[n]	跳转到第 n 行
[/关键字]	从光标开始向后查找关键字, 按 n 往后寻找
[?关键字]	从光标开始向前查找关键字, 按 n 往前寻找
[w]	保存文件
[q]	退出vim, 无法离开可 [q!]强制退出
[wq]	退出并保存文件
[!command]	在bash命令行输入 command
[vs filename]	分割窗口打开 filename , [ctrl + w + h/j/k/l] 可移动至某个窗口

三. Linux编译器-gcc/g++使用

1. 快速使用

在 Linux 下, 使用 gcc/g++ 编译 C/C++ 程序

默认生成 a.out 文件, 可通过 -o 选项生成指定程序文件名, 与 -o 紧邻的是生成的可执行程序文件名

2. 程序翻译过程

程序翻译就是把高级语言翻译成二进制的过程

计算机语言大致是如下演绎过程
机器语言(二进制)->汇编语言->高级语言(C/C++/Python/Java)…

要将高级语言翻译成二进制, 就需要先翻译成汇编语言, 再将汇编语言翻译成二进制.

翻译一个C程序主要有四个步骤: 预处理, 编译, 汇编, 链接.

预处理

gcc -E test.c -o test.i

-E: 进行程序翻译, 到预处理阶段结束停止.预处理后生成的文件还是C源文件

预处理阶段主要做四件事:

• 头文件展开
• 去注释
• 宏替换
• 条件编译

这里我创建了一个 test.c 来进行程序翻译过程

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头文件展开

预处理后, 打开 test.i , 发现程序多了800行

多出来的就是 <stdio.h> 文件里的内容, 该文件存放在 /usr/include/stdio.h:

头文件展开就是将该文件拷贝到对应源文件中, 源程序中要用到的printf的函数声明就在该头文件中:

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刨去头文件展开造成的差异, 继续到文件末, 检查有何不同.

去注释
经过预处理阶段, 所有的注释都被去除了
宏替换
定义的宏 #define N 100, 预处理后, N 被直接替换成了 100
条件编译
由于定义了宏 VERSION1, 最终只保留了 printf("VERSION1\n");

可使用 -D 选项, 在翻译阶段指定宏
将源文件的 #define VERSION1 1 删去, 进行如下预处理

此时 test.i 只保留了 printf("VERSION2\n");

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条件编译的本质是可以通过给编译器不同宏值达到动态裁减

例如 Visual Studio 有很多版本

那么是如何维护这些不同版本的代码呢?
本质上只有一份代码, 采用了类似条件编译的策略, 社区版就将专业版的代码进行裁减, 实现同一份代码对软件的多版本维护.

更多有关预处理的内容, 可见我之前的博客C语言程序环境及预处理

编译

gcc -S test.i -o test.s
-S: 开始程序翻译, 编译阶段做完就停止.编译后生成的文件内容是汇编代码

打开 test.s, 都是助记符的格式

汇编

gcc -c test.s -o test.o
-c: 开始程序翻译, 汇编阶段做完就停止. 汇编后生成的文件是可重定位目标文件(.obj), 不可以执行

此时文件是二进制文件了, 但是没有符号重定位以及位段合并.

给该文件添加执行权限后, 仍然是运行不了

链接

预处理阶段有头文件展开的行为, 但是展开的只是头文件, 只有库函数声明, 没有库函数实现, 这就是为什么汇编后的文件不能执行的原因.

链接就是将.o文件与C标准库实现进行关联.

gcc -o test test.o
最后生成可执行文件

3. 函数库

头文件展开的时候, 之后库函数声明被拷贝到源文件中, 但是其函数定义却没有被拷贝进来.
程序翻译阶段最后一步链接, 就是让程序能找到这些库函数在库文件中的定义.

lld 命令可以看到可执行程序依赖的库文件, 不仅是自己写的程序, Linux 的指令也有依赖的库文件. 下面的 libc.so.6 就是动态库名称.

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动态库和静态库

库文件分为两种: 动态库和静态库
动态库: .so(Linux) .dll(Windows)
静态库: .a(Linux) .lib(Windows)

Linux 系统默认已经提供了C语言的头文件和动态库文件
头文件在 /usr/include
库文件在 /lib64

上面看到的C标准库文件就在 /lib64 中, 这是动态库的文件

Linux默认不提供静态库文件, 若需要安装C/C++静态库库文件, 需要执行以下代码
sudo yum install glibc-static libstdc++-static

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动态链接和静态链接

链接方式	操作	优点	缺点
动态链接	并不把代码实现拷贝到可执行程序中, 形成符号与动态库中实现进行链接, 是关联.	节省资源(磁盘,网络,内存资源)	对库的依赖性较强, 一旦库丢失, 所有使用这个库的程序都无法运行
静态链接	直接将库函数代码拷贝到可执行程序, 代码和库实现都要家再到内存中, 是拷贝	不依赖库, 同类型平台都可以使用运行	可执行程序体积比较大, 比较浪费资源

gcc/g++ 默认使用动态链接, 可以通过file指令, 查看可执行程序的文件属性进行验证

-static 选项可以在链接阶段进行静态链接

可以看到, 静态链接生成的可执行文件与动态链接形成的可执行文件相比, 体积大了不少

四. Linux项目自动化构建工具-make/makefile

在面对大型项目的时候, 就有了自动化构建进行编译的需求, 假设一个项目中有100个 .c 文件, 不可能手动进行 gcc 命令, 一个一个生成 .o 文件, 再进行链接. 这样子极其容易出错.

在 VisualStudio, 这样的操作一个按钮就可以实现, Linux 提供了 make 命令进行自动化构建.

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.

1. 认识 make 和 makefile

make 是命令, makefile 是命令依赖的文件, 文件内容是依赖关系和依赖方法.

语法规则如下:

target...:prerequisites...
  command 
  ...

• target 是目标文件, 可以是 .o , .s, .i; 也可以是最终生成的可执行文件名; 还可以是伪目标(涉及项目文件清理需要用到)
• prerequisites: 要生成 target 所需要的文件或者目标
• command: make需要生成的命令, 通过 command 通过 prerequisites 生成 target. 注意换行前需要加[TAB]

假设现在只有一个源文件 test.c, 那么 最简单的 makefile 如下:

在 bash 使用 make 命令即可生成 test 可执行文件

现在来完善一下 makefile, 解释源文件推荐先生成.o文件, 再进行链接
同时, 可以添加 clean 伪目标文件, 实现项目的快速清理

make 命令默认生成第一个目标文件

所以上面默认生成了 test 目标文件
需要生成 clean 伪目标时就需要显式指定 make clean

2. makefile 语法补充和工作原理

这里给一个稍微复杂一点的项目: 该项目拥有一个头文件和两个源文件

makefile 需要这样写:

$@ 和 $^

$@: 目标文件
$^: 源文件
只可以在生成最后可执行文件的时候这样写.

工作原理

推导依赖关系, 逆向执行依赖方法

只输入 make 指令

1. make 会在当前目录下找名字叫 Makefile 或 makefile 的文件
2. 如果找到, 它会找文件第一个目标文件, 在上述例子中, 他会找到test 这个文件, 并把 test 作为最终的目标文件爱你.
3. 如果 test 文件不存在 或者 test 所依赖的后面的 .o 文件修改时间要比test 这个文件新, 那么就会执行依赖方法.
4. 如果后面的 .o 不存在 或者 其依赖的文件列表修改时间要比目标文件要新, 执行该依赖方法.
5. 直至找到源文件或者没找到报错, 从下往上执行依赖方法. 有点像堆栈的过程.

根据修改时间进行判断

怎么查看文件的修改时间呢?
通过 stat 文件名 可以查看文件的 ACM 时间

Access: 最后访问时间
Change: 更改文件属性的时间
Modify: 更改文件内容的时间

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make 是将源文件与目标文件的 Modify 时间进行对比的.

此时 使用 make 默认生成 test , 提示 test 已经是最新

使用 touch 命令对源文件的修改时间进行更新, 此时再 make , test 被更新

.PHONY

.PHONY后面跟着的目标文件, 为伪目标, 通过 make 生成一定会执行, 不会因为修改时间或是其他的原因而不执行.

推荐设置 clean 为伪目标, 这样每次都一定会将删除命令执行成功.