Linux編程環境

Linux編程環境

【學習筆記】

vi編輯器

vi 文件名        #進入文件編輯模式

通常模式：

yy           #複製當前行
	y數字y       #複製多少行內容
	p            #箭頭移動到目的行粘貼
	u            #撤銷上一步
	dd           #刪除當前行
	d數字d       #刪除光標後多少行
	x            #刪除一個字母（至關於delete）
	X            #刪除一個字母（至關於backspace）
	yw           #複製一個詞
	dw           #刪除一個詞
	shift+^      #移動到行頭
	shift+4      #移動到行尾
	1+shift+g    #移動到頁頭
	shift+g      #移動到頁尾
	N+shift+g    #移動到目標行

編輯模式：

i            #當前光標前
	a            #當前光標後
	o            #當前光標行的下一行
	delete       #刪除
	esc          #退出編輯模式

指令模式：

:w           #保存
	:q           #退出
	！           #強制執行
	:wq!         #強制保存退出

gcc編譯器

GCC 是一個交叉平臺編譯器，可以在當前CPU 平臺上爲多種不一樣體系結構的硬件平臺開發軟件，所以尤爲適合在嵌入式領域的開發編譯。

gcc編譯支持文件

.c，C 語言源代碼
.h，程序所包含的頭文件
.i，已經預處理過的C 源代碼文件
.s，彙編語言源代碼文件
.o，編譯後的目標文件

gcc編譯流程

寫個hello.c源代碼

gcc hello.c

#include<stdio.h>
int main()
{
printf(「Hello world!\n」);
return 0;
}

保存、退出

一、預處理

該階段，編譯器將上述代碼中的stdio.h編譯起來，可用「-E」選項查看

gcc格式爲

gcc [選項] 要編譯的文件 [選項] [目標文件]    #目標文件可缺省，默認生成.out文件

gcc -E hello.c -o hello.i  #-o：指目標文件；-i：指  已經預處理過的源程序

預編譯階段將「stdio.h」中的內容插入到hello.i文件中

二、編譯

該階段，gcc首先檢查代碼的規範性、語法錯誤；檢查無誤後，gcc把代碼翻譯成彙編語言。可用「-S」選項查看

gcc -S hello.i -o hello.s

三、彙編

彙編階段是把編譯階段生成的「.s」文件轉成目標文件。讀者在此可以使用選項「-C」看到彙編代碼已轉化爲「.o」的二進制目標代碼。

gcc –c file.s –o file.o

四、連接

在預編譯中包含進的「stdio.h」中也只有該函數的聲明，而沒有定義函數的實現。那麼，是在哪裏實現「printf」函數的呢？答案是：系統把這些函數實現都作到名爲libc.so.6 的庫文件中去了。

在沒有特別指定時，gcc 會到系統默認的搜索路徑「/usr/lib」下進行查找，從而連接到libc.so.6 庫函數，這樣就能實現函數printf 了，這也就是連接的做用。

gcc file.o –o file

gcc編譯選項

gcc [選項] [文件]

-E：使用此選項表示僅做預處理，不進行編譯、彙編和連接。
-S：編譯到彙編語言不進行彙編和連接。
-c：編譯到目標代碼。
-o：文件輸出到文件。
-static：此選項將禁止使用動態庫，因此，編譯出來的東西通常都很大，也不須要什麼動態
連接庫便可運行。
-share：此選項將盡可能使用動態庫，因此生成文件比較小，可是須要系統有動態庫。
-I dir：在頭文件的搜索路徑列表中添加dir 目錄。
-L dir：在庫文件的搜索路徑列表中添加dir 目錄。
-llibrary：連接名爲library 的庫文件。

gdb調試器

Linux 的大部分特點源自於Shell 的GNU(GNU symbolic debugger)調試器，也稱做gdb

gdb使用流程

啓動gdb

以一段代碼爲例

gcc gdb_sample.c

#冒泡排序
void bubble_sort(int arr[],  int len) {
    int temp;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        for (int j = 0; j < len-1-i; j++) {//從第一個數開始，依次和後一個數比較
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {                          #把較大的數交換到後邊
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }    #內層循環結束後，最大一個數排到最後，保持不動
           #每結束一次內層循環，比較次數少一次，所以有-i
        }
    }
}

int main(){
    int arr[] = { 22, 45, 67, 36, 93, 444, 26, 84, 3, 7 };
    int len = (int)sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    bubble_sort(arr, len);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
}

退出保存後使用gcc對代碼進行編譯，注意必定要加上選項「-g」，這樣編譯出的可
執行代碼中才包含調試信息，不然以後gdb 沒法載入該可執行文件。

啓動gdb進行調試：

gcc -g gdb_sample.c -o gdb_sample

在gdb輸入命令時，可用不用打全命令，在Linux下，可用敲擊兩次Tab鍵來補全命令。

調試命令

查看文件

輸入l（list），查看所載入的文件（輸入l便可，系統會自動識別）

設置斷點

break <function>    #在進入指定函數時停住
break <linenum>     #在指定行號停住
break +offset，break -offset  #在當前行號的前面或後面的offset 行停住
break filename：linenum	#在源文件filename 的linenum 行處停住
break filename：function	#在源文件filename 的function 函數的入口處停住
break *address	#在程序運行的內存地址處停住
break	#break 命令沒有參數時，表示在下一條指令處停住
break…if <condition>	#…能夠是上述的參數，condition 表示條件，在條件成立時停住

查看斷點

info breakpoints [n]
info break [n]

運行代碼

輸入r（run）便可，gdb 默認從首行開始運行代碼，若想從
程序中指定行開始運行，可在r 後面加上行號：

r 10  		#第十行開始執行

查看變量值

p [變量]

恢復程序運行和單步運行

step <count>	#單步跟蹤，若是有函數調用，它會進入該函數
next <count>	#一樣單步跟蹤，但若是有函數調用，不會進入該函數
set step-mode，set step-mode on	#打開step-mode 模式
set step-mod off	#關閉step-mode 模式
finish	#運行程序，直到當前函數完成返回
until 或u	#當你厭倦了在一個循環體內單步跟蹤時，這個命令能夠運行程序直到退出循環體

Make工程管理

Makefile基本規則

一個簡單的Makefile：結構組成

all:     #目標名字放在":"前面，名字由字母和下劃線組成
		 #":"後面是須要連接的文件
	echo "Hello World"    #注意echo前必須有一個Tab鍵位，不能是空格
	#echo 後面是生成目標的命令
test:
	echo "Test Target"   #一個makefile能夠定義多個目標

實例演示

vi max.h

int max (int a, int b);

vi max.c

int max(int a,int b){
	if(a>=b){
		return a;
	}
	else{
		return b;
	}
}

vi min.h

int min(int a,int b);

vi min.c

int min(int a,int b){
	if(a<b){
		return a;
	}
	else{
		return b;
	}
}

vi main.c

#include <stdio.h>
#include "max.h"
#include "min.h"

int main(int argc, char* argv[]){
	int a = 5;
	int b = 3;
	int maxNum= max(a,b);
	int minNum = min(a,b);
	printf("the max value is %d\nthe min value is %d\n",maxNum,minNum);
        return 0;
}

通常編譯流程

首先編譯依賴庫文件，而後編譯main函數

編譯依賴庫

編譯max.c

gcc -c max.c -o max.o

編譯min.c

gcc -c min.c -o min.o

編譯main函數

編譯main.c

gcc max.o min.o  main.c -o main

執行main

./main

輸出結果

the max value is 5 
the min value is 3

若是依賴函數過多，或者調用o庫文件多，這樣編譯將很是麻煩

因而採用makefile方式來進行簡化

Makefile編譯方式

建立Makefile文件

vi Makefile			#建立Makefile

#編輯Makefile（模板）
simple:main.o max.o min.o
    gcc -o simple main.o max.o min.o					#Tab間隔
main.o:main.c
	gcc -c main.c -o main.o
max.o:max.c
    gcc -c max.c -o max.o
min.o:min.c
    gcc -c min.c -o min.c

運行Makefile

方法一：在Makefile所在的目錄下運行命令

make

方法二：運行命令make all

make [目標名]

輸出

gcc -c max.c -o max.o
gcc -c min.c -o min.o
gcc max.o min.o main.c  -o simple

執行

./simple

輸出

the max value is 5 
the min value is 3

Makefile假目標

在前面的simple 項目中，如今假設在程序所在的目錄下面有一個clean 文件，這個文件也能夠用過touch命令來建立。

假目標能夠採用.PHONY關鍵字來定義，須要注意的是其必須是大寫字母

.PHONY:clean		#假目標

simple:main.o max.o min.o
    gcc -o simple main.o max.o min.o					#Tab間隔
main.o:main.c
	gcc -c main.c -o main.o
max.o:max.c
    gcc -c max.c -o max.o
min.o:min.c
    gcc -c min.c -o min.c
    
clean:
	rm main.o min.o max.o simple

採用.PHONY 關鍵字聲明一個目標後，make 並不會將其看成一個文件來處理，而只是看成一個概念上的目標。對於假目標，咱們能夠想像的是因爲並不與文件關聯，因此每一次make 這個假目標時，其所在的規則中的命令都會被執行

Makefile變量

在Makefile 中經過使用變量來使得它更簡潔、更具可維護性

自動變量

$@	#表示一個規則中的目標。當咱們的一個規則中有多個目標時，$@所指的是其中任何形成命令被運行的目標。（表示的是目標的集合）
$^	#表示的是規則中的全部先擇條件。（表示的是依賴的集合）
$<	#表示的是規則中的第一個先決條件。（表示目標列表裏最後一個依賴）

【注意】因爲在Makefile 中「$」具備特殊含義，所以，若是想採用echo 輸出「$」，則必需用兩個連着的「$」。還有就是，「$@」對於Shell 也有特殊的意思，咱們須要

在「$$@」以前再加一個脫字符「\」。

其餘一些字符的表示：

%.o 表示全部的.o文件
%.c 表示全部的.c文件

實例：

.PHONY:clean

CC = gcc				#定義變量
RM = rm
OBJ = simple
OBJS = main.o max.o min.o

$(OBJ):$(OBJS)
	$(CC) -o $@ $^
main.o:main.c
	$(CC) -c $^ -o $@
max.o:max.c
	$(CC) -c $^ -o $@
min.o:min.c
	$(CC) -c $^ -o $@
    
clean:
	@$(RM) $(OBJS) $(OBJ)

Makefile函數

addprefix函數

addprefix 函數是用來給字符串中的每一個子串前加上一個前綴，其形式是：$(addprefix prefix, names…)

.PHONY:all
SOURCE = main.c max.c min.c
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))

all:
	@echo $(add_source)

filter函數

filter 函數用於從一個字符串中，根據模式獲得知足模式的字符串，其形式是：$(filter pattern..., text)

.PHONY:all
SOURCE = main.c max.c min.c
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))
sources = $(filter %.c %.s,$(add_source)

all:
	@echo $(add_source)

從結果來看，通過filter 函數的調用之後，sources 變量中只存在.c 文件和.s 文件，而.h 文件則被過濾掉了

filter-out函數

filter-out 函數用於從一個字符串中根據模式濾除一部分字符串，其形式是：$(filter-out pattern..., text)

.PHONY:all
SOURCE = main.c max.c min.c
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))
sources = $(filter-out %.h,$(add_source)

all:
	@echo $(add_source)

從結果來看，filter-out 函數將以「.h」爲後綴的文件從add_source 變量中給濾除了。能夠看出，filter 與filter-out 是互補的

wildcard函數

wildcard 是通配符函數，經過它能夠獲得咱們所需的文件，這個函數至關於咱們在Windows或是Linux 命令行中的「*」。其形式是：$(wildcard pattern)

.PHONY:all
SOURCE = $(wildcard *.c)
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))

all:
	@echo $(add_source)

運行結果：從當前Makefile 所在的目錄下經過wildcard 函數獲得全部的C 程序源文件

patsubst函數

patsubst 函數是用來進行字符串替換的，其形式是：$(patsubst pattern, replacement, text)

.PHONY:clean

CC = gcc				#定義變量
RM = rm
OBJ = simple
SRCS = $(wildcard *.c)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(SRCS))

$(OBJ):$(OBJS)
	$(CC) -O $@ $^
main.o:main.c
	$(CC) -c $^ -o $@
max.o:max.c
	$(CC) -c $^ -o $@
min.o:min.c
	$(CC) -c $^ -o $@
    
clean:
	@$(RM) $(OBJS) $(OBJ)

OBJS 變量中採用patsubst 函數進行字符串替換，將全部的.c 文件都替換成.o 文件。patsubst 函數可使用模式，因此其也能夠用於替換前綴等，功能更增強大

選自華清遠見《嵌入式操做系統》