2020年度鑽石C++C學習筆記（3）--《博學谷》

1.Unix/Linux操做系統介紹

2020年度鑽石C++C學習筆記

1.1 操做系統的做用

1.1.1 操做系統的目標

l 方便：使計算機系統易於使用

l 有效：以更有效的方式使用計算機系統資源

l 擴展：方便用戶有效開發、測試和引進新功能

 

1.1.2 操做系統的地位

操做系統在計算機系統中承上啓下的地位：向下封裝硬件，向上提供操做接口。

 

 

 

 

 

1.2 Unix/Linux操做系統介紹

1.2.1 Unix家族

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l 1965：貝爾實驗室（Bell Labs）加入一項由通用電氣和麻省理工學院合做的計劃，該計劃要創建一套多使用者、多任務、多層次的MULTICS操做系統。後來由於項目太爲複雜失敗。

l 1969：其主要開發者Thompson（後被稱爲UNIX之父）和Ritchie領導一組開發者，開發了一個新的多任務操做系統—UNICS，後來被更名爲Unix，最初的Unix是用B語言和彙編語言混合編寫而成。

l 1971：兩人在貝爾實驗室共同發明了C語言，並於1973用C語言重寫了Unix。

l 1974：UNIX第一次出如今貝爾實驗室之外。此後UNIX被政府機關，研究機構，企業和大學注意到，並逐漸流行開來。

l 1980：有兩個最主要的Unix的版本線，一個是Berkeley的BSD UNIX，另外一個是AT&T的Unix，二者的競爭最終引起了Unix的戰爭，最終致使Unix出現各類各樣的變種。

l 1982：AT&T基於版本7開發了UNIX System Ⅲ的第一個商業版本，並再也不開源。

l 1992~2001：因爲版權問題，AT&T公司與BSD開發組開始了一場將近10年的版權官司。UNIX因爲其昂貴的費用，僅侷限於大型機的應用；BSD由於版權問題，失去了寶貴的發展時期。

 

1.2.2 Linux家族

l Minix（mini-UNIX）最初是由Andrew Tanenbaum教授，仿照4.3BSD的源代碼，白手起家完成了12000行C語言的編寫工做這個系統只是一個教學工具，沒有什麼實際應用價值。

l 1990年，Linus Torvalds決定編寫一個本身的Minix內核，初名爲Linus' Minix，意爲Linus的Minix內核，後來更名爲Linux，此內核於1991年正式發佈，並逐漸引發人們的注意。

l Linux操做系統的誕生、發展、和成長過程依賴於五個重要支柱：unix操做系統、minix操做系統、GNU計劃、POSIX標準和互聯網。

l GNU計劃：GNU是「GNU is Not Unix」的遞歸縮寫，由Richard M.Stallman於1984年創辦,旨在開發一個免費、類unix的操做系統-GNU系統及其開發工具；Emacs編輯系統、BASH shell程序、GCC、GDB等開發工具都是GNU組織的產品。

l 1992年Linux與其餘GNU軟件結合，徹底自由的操做系統正式誕生。該操做系統每每被稱爲「GNU/Linux」或簡稱Linux。

l POSIX標準：POSIX標準定義了操做系統應該爲應用程序提供的接口標準，POSIX標準用來統一Unix、Linux各分支編程接口，以提升其通用型和可移植性。

 

1.2.3 Linux的兩類用戶

 

 

 

 

 

1.2.4 Linux的遠親

 

 

 

 

1.2.5 Linux和Unix的聯繫

l UNIX系統是工做站上最經常使用的操做系統，它是一個多用戶、多任務的實時操做系統，容許多人同時訪問計算機， 並同時運行多個任務。UNIX系統具備穩定、高效、安全、方便、功能強大等諸多優勢，自20世紀70年代開始便運行在許多大型和小型計算機上。

l UNIX雖然是一個安全、穩定且功能強大的操做系統，但它也一直是一種大型的並且對運行平臺要求很高的操做系統，只能在工做站或小型機上才能發揮所有功能，而且價格昂貴，對普通用戶來講是可望而不可及的，這爲後來Linux的崛起提供了機會，Linux是一個類UNIX操做系統。

l Linux是免費的、不受版權制約、與UNIX兼容的操做系統。

l Linux在x86架構上實現了UNIX系統的所有特性，具備多用戶多任務的能力，同時保持了高效性和穩定性，Linux具備以下的優秀的特色：

1) 開放性；

2) 徹底免費；

3) 多用戶；

4) 多任務；

5) 良好的用戶界面；

6) 設備獨立性；

7) 提供了豐富的網絡功能；

8) 可靠的系統安全性；

9) 良好的可移植性。

1.2.6 Linux內核及發行版介紹

1) Linux內核版本

內核(kernel)是系統的心臟，是運行程序和管理像磁盤和打印機等硬件設備的核心程序，它提供了一個在裸設備與應用程序間的抽象層。

 

Linux內核版本又分爲穩定版和開發版，兩種版本是相互關聯，相互循環：

l 穩定版：具備工業級強度，能夠普遍地應用和部署。新的穩定版相對於較舊的只是修正一些bug或加入一些新的驅動程序。

l 開發版：因爲要試驗各類解決方案，因此變化很快。

 

2) Linux發行版本

Linux發行版 (也被叫作 GNU/Linux 發行版) 一般包含了包括桌面環境、辦公套件、媒體播放器、數據庫等應用軟件。

 

這些操做系統一般由Linux內核、以及來自GNU計劃的大量的函式庫，和基於X Window的圖形界面，在X Window中用戶一樣能夠經過使用鼠標對窗口、菜單等進行操做來完成相應的工做。

 

X Window系統是一個很是出色的圖形窗口系統，是類UNIX系統的圖形用戶界面的工業標準。X Window系統最重要的特徵之一就是它的結構與設備無關。

 

X Window系統的主要特色有以下幾點：

l X Window系統是客戶機/服務器結構的。X Window的實現是與操做系統內核分開的，其主要由X Server和X Client兩部分組成。

l X Window系統不是Unix/Linux操做系統的必須的構成部分，而只是一個可選的應用程序組件。

 

 

 

 

 

 

POSITION	2015	2014
1	Linux Mint	Linux Mint
2	Debian	Ubuntu
3	Ubuntu	Debian
4	openSUSE	openSUSE
5	Fedora	Fedora
6	Mageia	Mageia
7	Manjaro	Arch
8	CentOS	Elementary
9	Arch	CentOS
10	Elementary	Zorin

 

 

1.2.7 Unix/Linux開發應用領域介紹

l Unix/Linux服務器

是目前Unix/Linux應用最多的一個領域，能夠提供Web、FTP、Gopher、SMTP/POP三、Proxy/Cache、DNS等服務器，支持服務器集羣，支持虛擬主機、虛擬服務、***等。

 

l 嵌入式Linux系統

嵌入式Linux是將流行的Linux操做系統進行剪裁修改，可以在嵌入式計算機系統上運行的一種操做系統。Linux嵌入式系統可以支持多種CPU和硬件平臺，性能穩定，剪裁性好，開發和使用容易。其中包括Embedix、uCLinux、muLinux等。

 

l 桌面應用

近年來，Linux系統特別強調在桌面應用方面的改進，而且已達到至關的水平，徹底能夠做爲一種集辦公應用、多媒體應用、網絡應用等多方面功能於一體的圖形界面操做系統，在辦公應用方面，Unix/Linux集成了openOffice、SUN公司的StarOffice以及KOffice等工具。

 

l 電子政務

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隨着Linux的快速發展，Linux已逐漸成爲Windows系統重要的競爭力量。尤爲是Linux在安全性方面的獨特優點，又使得Linux在政府應用領域獲得很大的發展。目前一些國家正將其電子政務系統向Linux平臺遷移。中國政府也對Linux給予極大的支持。

 

2.  文件系統

2.1 目錄和路徑

2.1.1 目錄

 

l 目錄是一組相關文件的集合。

l 一個目錄下面除了能夠存放文件以外還能夠存放其餘目錄，便可包含子目錄。

l 在肯定文件、目錄位置時，DOS和Unix/Linux都採用「路徑名+文件名」的方式。路徑反映的是目錄與目錄之間的關係。

 

2.1.2 路徑

Unix/Linux路徑由到達定位文件的目錄組成。在Unix/Linux系統中組成路徑的目錄分割符爲斜槓「/」，而DOS則用反斜槓「\」來分割各個目錄。

 

路徑分爲絕對路徑和相對路徑：

l 絕對路徑

1) 絕對路徑是從目錄樹的樹根「/」目錄開始往下直至到達文件所通過的全部節點目錄。

2) 下級目錄接在上級目錄後面用「/」隔開。

3) 注意：絕對路徑都是從「/」開始的，因此第一個字符必定是「/」。

 

l 相對路徑

1) 相對路徑是指目標目錄相對於當前目錄的位置。

2) 若是不在當前目錄下，則須要使用兩個特殊目錄「.」和「..」了。目錄「.」指向當前目錄，而目錄「..」。

 

2.2 文件系統

2.2.1 Windows和Linux文件系統區別

在 windows 平臺下，打開「計算機」，咱們看到的是一個個的驅動器盤符：

 

 

 

 

 

 

每一個驅動器都有本身的根目錄結構，這樣造成了多個樹並列的情形，如圖所示：

 

 

 

 

 

 

 

在 Linux 下，咱們是看不到這些驅動器盤符，咱們看到的是文件夾（目錄）：

 

 

 

RedHat

 

 

 

 

Ubuntu

 

在早期的 UNIX 系統中，各個廠家各自定義了本身的 UNIX 系統文件目錄，比較混亂。Linux 面世不久後，對文件目錄進行了標準化，於1994年對根文件目錄作了統一的規範，推出 FHS ( Filesystem Hierarchy Standard ) 的 Linux 文件系統層次結構標準。FHS 標準規定了 Linux 根目錄各文件夾的名稱及做用，統一了Linux界命名混亂的局面。

 

和Windows操做系統相似，全部Unix/Linux的數據都是由文件系統按照樹型目錄結構管理的。並且Unix/Linux操做系統一樣要區分文件的類型，判斷文件的存取屬性和可執行屬性。

 

Unix/Linux也採用了樹狀結構的文件系統，它由目錄和目錄下的文件一塊兒構成。但Unix/Linux文件系統不使用驅動器這個概念，而是使用單一的根目錄結構，全部的分區都掛載到單一的「/」目錄上，其結構示意圖如圖所示：

 

 

 

 

 

不管何種版本的 Linux 發行版，桌面、應用是 Linux 的外衣，文件組織、目錄結構纔是Linux的心裏。

 

2.2.2 Linux目錄結構

l /：根目錄，通常根目錄下只存放目錄，在Linux下有且只有一個根目錄。全部的東西都是從這裏開始。當你在終端裏輸入「/home」，你實際上是在告訴電腦，先從/（根目錄）開始，再進入到home目錄。

l /bin: /usr/bin: 可執行二進制文件的目錄，如經常使用的命令ls、tar、mv、cat等。

l /boot：放置linux系統啓動時用到的一些文件，如Linux的內核文件：/boot/vmlinuz，系統引導管理器：/boot/grub。

l /dev：存放linux系統下的設備文件，訪問該目錄下某個文件，至關於訪問某個設備，經常使用的是掛載光驅 mount /dev/cdrom /mnt。

l /etc：系統配置文件存放的目錄，不建議在此目錄下存放可執行文件，重要的配置文件有 /etc/inittab、/etc/fstab、/etc/init.d、/etc/X十一、/etc/sysconfig、/etc/xinetd.d。

l /home：系統默認的用戶家目錄，新增用戶帳號時，用戶的家目錄都存放在此目錄下，~表示當前用戶的家目錄，~edu 表示用戶 edu 的家目錄。

l /lib: /usr/lib: /usr/local/lib：系統使用的函數庫的目錄，程序在執行過程當中，須要調用一些額外的參數時須要函數庫的協助。

l /lost+fount：系統異常產生錯誤時，會將一些遺失的片斷放置於此目錄下。

l /mnt: /media：光盤默認掛載點，一般光盤掛載於 /mnt/cdrom 下，也不必定，能夠選擇任意位置進行掛載。

l /opt：給主機額外安裝軟件所擺放的目錄。

l /proc：此目錄的數據都在內存中，如系統核心，外部設備，網絡狀態，因爲數據都存放於內存中，因此不佔用磁盤空間，比較重要的目錄有 /proc/cpuinfo、/proc/interrupts、/proc/dma、/proc/ioports、/proc/net/* 等。

l /root：系統管理員root的家目錄。

l /sbin: /usr/sbin: /usr/local/sbin：放置系統管理員使用的可執行命令，如fdisk、shutdown、mount 等。與 /bin 不一樣的是，這幾個目錄是給系統管理員 root使用的命令，通常用戶只能"查看"而不能設置和使用。

l /tmp：通常用戶或正在執行的程序臨時存放文件的目錄，任何人均可以訪問，重要數據不可放置在此目錄下。

l /srv：服務啓動以後須要訪問的數據目錄，如 www 服務須要訪問的網頁數據存放在 /srv/www 內。

l /usr：應用程序存放目錄，/usr/bin 存放應用程序，/usr/share 存放共享數據，/usr/lib 存放不能直接運行的，倒是許多程序運行所必需的一些函數庫文件。/usr/local: 存放軟件升級包。/usr/share/doc: 系統說明文件存放目錄。/usr/share/man:  程序說明文件存放目錄。

l /var：放置系統執行過程當中常常變化的文件，如隨時更改的日誌文件 /var/log，/var/log/message：全部的登陸文件存放目錄，/var/spool/mail：郵件存放的目錄，/var/run:程序或服務啓動後，其PID存放在該目錄下。

 

2.3 一切皆文件

2.3.1 一切皆文件

Unix/Linux對數據文件(*.mp三、*.bmp)，程序文件(*.c、*.h、*.o)，設備文件（LCD、觸摸屏、鼠標），網絡文件( socket ) 等的管理都抽象爲文件，使用統一的方式方法管理。

 

在Unix/Linux操做系統中也必須區分文件類型，經過文件類型能夠判斷文件屬於可執行文件、文本文件仍是數據文件。在Unix/Linux系統中文件能夠沒有擴展名。

2.3.2 文件分類

一般，Unix/Linux系統中經常使用的文件類型有5種：普通文件、目錄文件、設備文件、管道文件和連接文件。

 

l 普通文件

普通文件是計算機操做系統用於存放數據、程序等信息的文件，通常都長期存放於外存儲器（磁盤、磁帶等）中。普通文件通常包括文本文件、數據文件、可執行的二進制程序文件等。

 

在Unix/Linux中能夠經過file命令來查看文件的類型。若是file文件後面攜帶文件名，則查看指定文件的類型，若是攜帶通配符「*」，則能夠查看當前目錄下的全部文件的類型。

 

l 目錄文件

Unix/Linux系統把目錄當作是一種特殊的文件，利用它構成文件系統的樹型結構。

 

目錄文件只容許系統管理員對其進行修改，用戶進程能夠讀取目錄文件，但不能對它們進行修改。

 

每一個目錄文件至少包括兩個條目，「..」表示上一級目錄，「.」表示該目錄自己。

 

l 設備文件

Unix/Linux系統把每一個設備都映射成一個文件，這就是設備文件。它是用於向I/O設備提供鏈接的一種文件，分爲字符設備和塊設備文件。

 

字符設備的存取以一個字符爲單位，塊設備的存取以字符塊爲單位。每一種I/O設備對應一個設備文件，存放在/dev目錄中，如行式打印機對應/dev/lp，第一個軟盤驅動器對應/dev/fd0。

 

l 管道文件

管道文件也是Unix/Linux中較特殊的文件類型，這類文件多用於進程間的通訊。

 

l 連接文件

似於 windows 下的快捷方式，連接又能夠分爲軟連接（符號連接）和硬連接。

 

2.4 文件權限

文件權限就是文件的訪問控制權限，即哪些用戶和組羣能夠訪問文件以及能夠執行什麼樣的操做。

 

Unix/Linux系統是一個典型的多用戶系統，不一樣的用戶處於不一樣的地位，對文件和目錄有不一樣的訪問權限。爲了保護系統的安全性，Unix/Linux系統除了對用戶權限做了嚴格的界定外，還在用戶身份認證、訪問控制、傳輸安全、文件讀寫權限等方面做了周密的控制。

 

在 Unix/Linux中的每個文件或目錄都包含有訪問權限，這些訪問權限決定了誰能訪問和如何訪問這些文件和目錄。

2.4.1 訪問用戶

經過設定權限能夠從如下三種訪問方式限制訪問權限：

l 只容許用戶本身訪問（全部者）

全部者就是建立文件的用戶，用戶是全部用戶所建立文件的全部者，用戶能夠容許所在的用戶組能訪問用戶的文件。

 

l 容許一個預先指定的用戶組中的用戶訪問（用戶組）

用戶都組合成用戶組，例如，某一類或某一項目中的全部用戶都可以被系統管理員歸爲一個用戶組，一個用戶可以授予所在用戶組的其餘成員的文件訪問權限。

 

l 容許系統中的任何用戶訪問（其餘用戶）

用戶也將本身的文件向系統內的全部用戶開放，在這種狀況下，系統內的全部用戶都可以訪問用戶的目錄或文件。在這種意義上，系統內的其餘全部用戶就是 other 用戶類

 

這有點相似於 QQ 空間的訪問權限：

l 這個 QQ 空間是屬於個人，我至關於管理者（也就是「全部者」），我想怎麼訪問就怎麼訪問。

l 同時，我能夠設置容許 QQ 好友訪問，而這些 QQ 好友則相似於「用戶組」。

l 固然，我能夠容許全部人訪問，這裏的全部人則相似於「其餘用戶」。

 

2.4.2 訪問權限

用戶可以控制一個給定的文件或目錄的訪問程度，一個文件或目錄可能有讀、寫及執行權限：

l 讀權限（r）

對文件而言，具備讀取文件內容的權限；對目錄來講，具備瀏覽目錄的權限。

l 寫權限（w）

對文件而言，具備新增、修改文件內容的權限；對目錄來講，具備刪除、移動目錄內文件的權限。

l 可執行權限（x）

對文件而言，具備執行文件的權限；對目錄了來講該用戶具備進入目錄的權限。

 

注意：一般，Unix/Linux系統只容許文件的屬主(全部者)或超級用戶改變文件的讀寫權限。

 

2.4.3 示例說明

 

 

 

 

1) 第1個字母表明文件的類型：「d」 表明文件夾、「-」 表明普通文件、「c」 表明硬件字符設備、「b」 表明硬件塊設備、「s」表示管道文件、「l」 表明軟連接文件。

2) 後 9 個字母分別表明三組權限：文件全部者、用戶者、其餘用戶擁有的權限。

 

每個用戶都有它自身的讀、寫和執行權限。

n 第一組權限控制訪問本身的文件權限，即全部者權限。

n 第二組權限控制用戶組訪問其中一個用戶的文件的權限。

n 第三組權限控制其餘全部用戶訪問一個用戶的文件的權限。

 

這三組權限賦予用戶不一樣類型（即全部者、用戶組和其餘用戶）的讀、寫及執行權限就構成了一個有9種類型的權限組。

 

3.  經常使用命令

3.1 概述

l 不少人可能在電視或電影中看到過相似的場景，***面對一個黑色的屏幕，上面飄着密密麻麻的字符，梆梆一頓敲，就完成了竊取資料的任務。

l Linux 剛出世時沒有什麼圖形界面，全部的操做全靠命令完成，就如同電視裏的***那樣，充滿了神祕與晦澀。

l 近幾年來，儘管 Linux 發展得很是迅速，圖形界面愈來愈友好，可是在真正的開發過程當中，Linux 命令行的應用仍是佔有很是重要的席位，並且許多Linux功能在命令行界面要比圖形化界面下運行的快。能夠說不會命令行，就不算會 Linux。

l Linux 提供了大量的命令，利用它能夠有效地完成大量的工做，如磁盤操做、文件存取、目錄操做、進程管理、文件權限設定等。Linux 發行版本最少的命令也有 200 多個，這裏只介紹比較重要和使用頻率最多的命令。

 

3.2 命令使用方法

3.2.1 Linux 命令格式

command  [-options]  [parameter1]  …

V(cmL46679910)

說明：

l command：命令名，相應功能的英文單詞或單詞的縮寫

l [-options]：選項，可用來對命令進行控制，也能夠省略，[]表明可選

l parameter1 …：傳給命令的參數，能夠是零個一個或多個

 

 

 

 

3.2.2 查看幫助文檔

1) --help

通常是 Linux 命令自帶的幫助信息，並非全部命令都自帶這個選項。

 

如咱們想查看命令 ls 的用法：ls --help

 

 

2) man(有問題找男人)

man 是 Linux 提供的一個手冊，包含了絕大部分的命令、函數使用說明。

 

該手冊分紅不少章節（section），使用 man 時能夠指定不一樣的章節來瀏覽不一樣的內容。

man 中各個 section 意義以下：

1．Standard commands（標準命令）

2．System calls（系統調用，如open,write）

3．Library functions（庫函數，如printf,fopen）

4．Special devices（設備文件的說明，/dev下各類設備）

5．File formats（文件格式，如passwd）

6．Games and toys（遊戲和娛樂）

7．Miscellaneous（雜項、慣例與協定等，例如Linux檔案系統、網絡協定、ASCII 碼；environ全局變量）

8．Administrative Commands（管理員命令，如ifconfig）

 

 

 

man使用格式以下：

man [選項]  命令名

 

man設置了以下的功能鍵：

功能鍵	功能
空格鍵	顯示手冊頁的下一屏
Enter鍵	一次滾動手冊頁的一行
b	回滾一屏
f	前滾一屏
q	退出man命令
h	列出全部功能鍵
/word	搜索word字符串

 

如，咱們想查看 ls 的用法：man 1 ls ( 1：爲數字「1」，表明第 1 個 section，標準命令 )

 

 

 

 

實際上，咱們不用指定第幾個章節也用查看，如，man ls。可是，有這個一種狀況，假如，命令的名字和函數的名字恰好重名（如：printf），它既是命令，也能夠是庫函數，若是，咱們不指定章節號，man printf，它只查看命令的用法，不會查詢函數的用法，由於 man 是按照手冊的章節號的順序進行搜索的。

 

 

 

 

因此，使用 man 手冊時，最好指定章節號：

 

 

 

 

3.2.3 使用技巧V(cmL46679910)

1) 自動補全

在敲出命令的前幾個字母的同時，按下tab鍵，系統會自動幫咱們補全命令。

 

2) 歷史命令

當系統執行過一些命令後，可按上下鍵翻看之前的命令，history將執行過的命令列舉出來。