2021-11-25牛客网项目第一章——Linux系统编程入门

b1.1Linux开发环境搭建
1）Linux虚拟机的配置

2）Xshell、Xftp、vscode与Linux虚拟机的连接

1.2GCC

1.3静态库的制作和使用

静态库制作的全过程

首先进入放置要制作成库的代码的原始文件。
使用gcc编译得到编译后的文件。

gcc -c add.c sub.c -I ../include/
-I指定编译的时候在上搜索include引用的文件
ar rcs libxxx.a xxx.o
前面是库的名字，后面是一系列制作库所使用的文件

参数大L是指定使用的库，参数小l是指定使用的库的名称。

1.4动态库的制作与使用

使用 ldd 可执行程序名称查看可执行程序的动态库依赖

输入 evn 用于查看环境变量

下述方法是在一个 terminal 当中临时配置环境变量，只能在当前的 terminal 中使用，一旦更换 terminal，环境变量失效。

用 export 来配置环境变量
LD_LIBRARY-PATH = $LD_LIBRARY-PATH
这一步用来获取原来的环境变量
：冒号之后添加的是新增的环境变量

更换 terminal 之后，环境变量失效。

永久配置环境变量的方法：
1）用户级别的配置
进入到 /home/ 目录下，找到 bashrc

直接在最后一行用原来在 terminal 当中的配置方法来配置

配置完成后，使用 . 或者 source 使得新配置的文件生效

（2）系统配置
修改 /etc/ 当中的 profile 文件

依然使用同样的语句

配置完成后依然需要更新

（3）
由于 /etc/ld.so.cache 文件是二进制文件，无法直接修改，所以需要修改 /etc/id.so.conf

直接将文件的绝对路径添加到里面去

不建议将文件加入系统库文件所存放的目录，可能会误操作导致系统库文件被覆盖。

1.5 makefile在这里插入图片描述

如何写一个简单的 Makefile ？
首先新建一个 Makefile 文件

写文件

之后执行。

如果第一行规则当中需要的依赖不存在，先执行下面的规则，直到生成了所有的依赖后再执行第一条规则。

如果更改了 main.c

使用 clean 规则可以删除中间的生成的依赖

make + 规则可以首先只执行指定的那一行

删除之后再执行 make 会重新执行一次，但是不执行 clean 因为这个规则与第一条规则无关。

如果认为创建一个 clean 文件会导致最后一个规则无法执行，因为这个规则没有依赖，会被认为是最新的。

加上关键字 PHONY 表示 clean 是一个伪目标，最后不会生成文件，此时即使存在 clean 文件，最后一个规则依然能够执行

1.6 GDB 调试

在编译的时候，加入 -g 这个参数生成的文件可以调试。

使用 set args 和 show args 设置和显示参数

使用 q 或者 quit 来退出

输入 help 查看帮助手册

在 vim 里面使用 set nu 可以查看行号

如果没有生成可以调试的文件，而是直接生成可执行文件，则无法调试，因为可执行文件只有编译后的二进制代码，没有与源文件的对应信息。

生成的调试文件里面含有机器码与源文件对应的信息，如果删除源文件会导致无法调试。

关于源代码的显示
输入 list 默认显示 10 行源代码
输入回车默认执行上一次的指令

查看以第 20 行开始的中间的信息

显示某个函数的代码

多个文件编译成一个可执行文件进行调试，查看某个函数的源代码要制定文件名

输入回车会继续显示

如果没有输入行号会报错

如果多个文件编译成一个可执行文件进行调试，查看某个文件的源代码没有指定文件名，会默认查看 main函数所在的文件。

查看当前能够输出的行号和设置一次能够查看的行号

使用断点调试
使用 break + 行号来设置断点
使用 info 来查看断电的信息

b + 函数名给函数打断点

b + 文件名：行号给指定的文件和行号来打断点

删除断点

删除断点后再次添加断点，断点的编号在上一次添加的时候最大的断点的基础上增添。
disable + 断点编号，将断点设置为不可用
enable + 断点编号，将断点设置为可用

在设置断点的时候加上 if 条件语句，可以设置成为条件断点。

程序的运行过程
如果没有打断点，使用 start 进入程序的第一行，main函数的第一行，c 遇到第一个断点就停止，没有断点就一直运行到底。

没有断点的话， run 就一直运行到底

打了断点之后，在断点的前一行停止执行。

输入 c 继续执行直到下一个断点。

循环到某一步，想跳出一个循环所具备的条件有：
1）循环中不能存在断点
2）当前的这一次循环要执行完。

使用 n 能够使程序向下执行一步，如果遇到函数就不会进入函数体。

使用 s 会一步一步往下执行进入函数体内。

使用 finish 可以跳出函数体，但是要满足几个条件
1）函数体内不能有断点

使用 print 可以查看某个变量具体的值，但是每次执行一次就得设置一次，如果想要每次停顿都能够显示变量的值，得使用 display 。

使用 info display 可以用来查看自动变量的信息

使用 undisplay 来删除自动变量

可以直接为变量赋值
通过 set var 变量名

1.8 标准 C库的 I/O 函数

如何实现跨平台？
1）Java 虚拟机，为每一个平台设计一个专用的虚拟机，让其在虚拟机上面运行。
2）C库使用操作系统提供的接口，在哪个平台上就使用哪个平台的 API。

文件描述符：
文件读写指针：有写指针和读指针，用于文件的读写，文件的读写是相对于存储位置而言。
C库文件具有 I\O缓存区，将文件数据写入缓存区当中，当缓存区满了或者使用 flush函数的时候将缓存区的内容写入磁盘当中。如果不经过缓存区，直接向磁盘写入文件，内存和磁盘数据交换的速度较慢，多次操作会大大降低数据的传输速度。

1.9 文件描述符

文件描述符是什么？
Linux 内核在 PCB 当中为每个进程维护了一个文件描述符表，用于记录该进程打开的文件。
每个进程的文件描述符表都是从0开始，可能指向相同的文件，也可能指向不同的文件。

每次打开一个文件都创建了相应的文件描述符，和指向文件的指针。

其中标准输入、标准输出、标准错误指向当前打开的终端。
POSIX标准要求每次打开文件时（含socket）必须使用当前进程中最小可用的文件描述符号。
当前进程在新打开一个文件，该文件的文件描述符从 3 开始。

进程通过文件描述符，查找自身的文件描述符表，得到文件指针，用文件指针在系统级的打开文件表中找到 inode 指针，通过 inode 指针找到对应的真实的文件。

我不明白的地方是，这三个数字算是三个文件描述符吗？
是的。
在哪里？有多大？如何创建？如何修改？如何删除？
如何得到文件描述符？

参考文章：理解文件描述符https://www.jianshu.com/p/a2df1d402b4d

1.10 open 函数
1）open 函数打开文件
C语言里面没有函数重载，这两个同名不同参的函数的实现不是通过重载，而是通过可变参数模板。

使用下面的命令查找 I/O库函数有关的指令

#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int open(const char *pathname, int flags);//flags 是定义的文件权限的标记，文件的读写权限之类的。int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

测试文件：

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void){//打开一个文件int fd = open("a.txt",O_RDONLY);if(fd == -1){perror("open");}//关闭相应的文件close(fd);return 0;
}

测试结果：

2）使用 open 函数创建文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(void){int fd = open("create.txt",O_RDWR | O_CREAT,0777);if(fd == -1){perror("open");}close(fd);//printf("%hx",umask);return 0;
}

1.11 read 和 write 函数
read 函数

write 函数

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include <fcntl.h>
int main(void){//1、通过 open 打开要复制的文件int srcfd = open("a.txt",O_RDONLY);if(srcfd == -1){perror("open");return -1;}//2、创建一个新的文件用作拷贝的目的文件int destfd = open("b.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0664);if(destfd == -1){perror("open");return -1;}//3、频繁的读写操作char buf[1024] = {0};int len = 0;while ((len = read(srcfd,buf,sizeof(buf))) > 0){write(destfd,buf,len);}//关闭文件close(srcfd);close(destfd);return 0;
}

1.11 sleek 文件

使用 lseek 来拓展文件，第一次运行后的结果

要想成功拓展，需要在后面写入一个字符

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(void){//open the fileint fd = open("hello.txt",O_RDWR);if(fd == -1){perror("open");return -1;}//extend the fileint ret = lseek(fd,100,SEEK_END);if(ret == -1){perror("lseek");return -1;}//write a characterwrite(fd," ",1);close(fd);return 0;}

拓展文件的作用是：当下载一个大小为 5GB 文件的时候，提前占用好磁盘空间，防止其他文件向磁盘内写入造成磁盘空间割裂。

1.12 stat 文件

通过 stat 获取文件的大小

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main(void){struct stat statbuff;//int ret = stat("a.txt",statbuff);int ret = stat("a.txt",&statbuff);if(ret == -1){perror("stat");return -1;}printf("size:%ld\n",statbuff.st_size);return 0;}

lstat 函数的用法：
链接 a.txt 与 b.txt

使用 stat 获取的是 b.txt文件的信息，但是打开 b.txt 获得的是 a.txt 文件的信息，
如果想获得的是 a.txt 文件的信息，要使用 lstat

1.13 实现 ls-l 功能的函数

#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdio.h>
#include<sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<pwd.h>
#include<grp.h>
#include<time.h>
#include<string.h>
int main(int argc,char *argv[]){if(argc < 2){printf("%s filename.\n",argv[0]);return -1;}struct stat st;int ret = stat(argv[1],&st);if(ret == -1){perror("stat");return -1;}//获取文件类型和文件权限char perms[11] = {0};switch (st.st_mode & S_IFMT){//符号链接case S_IFLNK:perms[0] = "l";break;//目录case S_IFDIR:perms[0] = "d";break;//普通文件case S_IFREG:perms[0] = "-";break;//快文件case S_IFBLK:perms[0] = "b";break;case S_IFCHR:perms[0] = "c";break;case S_IFSOCK:perms[0] = "s";break;case S_IFIFO:perms[0] = "p";break;default:perms[0] = "?";break;}//判断文件的访问权限//文件所有者perms[1] = (st.st_mode & S_IRUSR ? "r" : "-");perms[2] = (st.st_mode & S_IWUSR ? "w" : "-");perms[3] = (st.st_mode & S_IXUSR ? "x" : "-");
//文件所在组perms[4] = (st.st_mode & S_IRGRP ? "r" : "-");perms[5] = (st.st_mode & S_IWGRP ? "w" : "-");perms[6] = (st.st_mode & S_IXGRP ? "x" : "-");
//其他人perms[7] = (st.st_mode & S_IROTH ? "r" : "-");perms[8] = (st.st_mode & S_IWOTH ? "w" : "-");perms[9] = (st.st_mode & S_IXOTH ? "x" : "-");//硬连接数int linkNum = st.st_nlink;//文件所有者char *fileuser = getpwuid(st.st_uid)->pw_name;//文件所在组char *fileGrp = getgrgid(st.st_gid)->gr_name;//文件大小int fileSize = st.st_size;//获取修改的时间char *time = ctime(&st.st_mtime);char mtime[512];strncopy(mtime,time,strlen(time)-1);char buf[1024];sprintf(buf, "%s %d %s %s %d %s %s",perms,linkNum,fileuser,fileGrp,fileSize,mtime,argv[1]);printf("%s\n",buf);return 0;
}

1.14文件操作函数介绍
access 函数

 #include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);
作用：判断某个文件是否有某个权限，判断某个文件是否存在。
参数：
-pathname ：判断文件的路径
-mode：
R_OK 判断文件是否有读权限
W_OK 判断文件是否有写权限
X_OK 判断文件是否有执行权限
F_OK 判断文件是否存在
返回值：成功返回0，失败返回-1

测试代码

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main(void){int ret = access("a.txt",F_OK);if(ret == -1){perror("access");}printf("文件存在！！！\n");return 0;
}

chmod 函数

 #include <sys/stat.h>
int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
作用：修改文件的权限
参数：
-pathname 需要修改的文件的参数
-mode 需要修改的权限值，八进制的数
返回值：成功返回0，失败返回-1

测试用例：

#include <sys/stat.h>#include<stdio.h>
//int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
int main(void){//修改前文件的权限，//-rw-r--r-- 1 three three  19 12月  2 15:57 a.txtint ret = chmod("a.txt",0775);if(ret == -1){perror("chmod");return -1;}printf("修改成功！！！");//修改后-rwxrwxr-x 1 three three  19 12月  2 15:57 a.txt*return 0;
}

chown 函数

 #include <unistd.h>int chown(const char *pathname, uid_t owner, gid_t group);

用命令行查看和创建用户

 #include <unistd.h>#include <sys/types.h>int truncate(const char *path, off_t length);作用：扩展或缩减文件的尺寸。参数：- path需要修改的文件的路径。- length修改后的文件的大小
返回值：成功返回0,

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