1.Linux系统编程入门
1.1配置环境
Xshell、Xftp、vmware16、Ubuntu18、Visual Studio Code
1.2GCC
1.什么是GCC？
◼ GCC 原名为 GNU C语言编译器（GNU C Compiler）
◼ GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU 开发的编程语言 译器。GNU 编译器套件包括 C、C++、Objective-C、Java、Ada 和 Go 语言前 端，也包括了这些语言的库（如 libstdc++，libgcj等）
◼ GCC 不仅支持 C 的许多“方言”，也可以区别不同的 C 语言标准；可以使用命令行选项来控制编译器在翻译源代码时应该遵循哪个 C 标准。例如，当使用命令行参数 `-std=c99` 启动 GCC 时，编译器支持 C99 标准。
◼ 安装命令 sudo apt install gcc g++ （版本 > 4.8.5）
◼ 查看版本 gcc/g++ -v/--version
2.编程语言的发展
3.GCC工作流程
4.gcc和g++的区别
◼ gcc 和 g++都是GNU(组织)的一个编译器。
◼ 误区一：gcc 只能编译 c 代码，g++ 只能编译 c++ 代码。两者都可以，请注意：
后缀为 .c 的，gcc 把它当作是 C 程序，而 g++ 当作是 c++ 程序
后缀为 .cpp 的，两者都会认为是 C++ 程序，C++ 的语法规则更加严谨一些
编译阶段，g++ 会调用 gcc，对于 C++ 代码，两者是等价的，但是因为 gcc 命令不能自动和 C++ 程序使用的库联接，所以通常用 g++ 来完成链接，为了统 一起见，干脆编译/链接统统用 g++ 了，这就给人一种错觉，好像 cpp 程序只 能用 g++ 似的
◼ 误区二：gcc 不会定义 __cplusplus 宏，而 g++ 会
实际上，这个宏只是标志着编译器将会把代码按 C 还是 C++ 语法来解释
如上所述，如果后缀为 .c，并且采用 gcc 编译器，则该宏就是未定义的，否则， 就是已定义；
◼ 误区三：编译只能用 gcc，链接只能用 g++
严格来说，这句话不算错误，但是它混淆了概念，应该这样说：编译可以用 gcc/g++，而链接可以用 g++ 或者 gcc -lstdc++。
gcc 命令不能自动和C++程序使用的库联接，所以通常使用 g++ 来完成联接。 但在编译阶段，g++ 会自动调用 gcc，二者等价
5.GCC常用参数选项
1.3静态库的制作和使用
1.什么是库
◼ 库文件是计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成一种代码仓库，它提供给使用 者一些可以直接拿来用的变量、函数或类。
◼ 库是特殊的一种程序，编写库的程序和编写一般的程序区别不大，只是库不能单独运行。
◼ 库文件有两种，静态库和动态库（共享库），区别是：静态库在程序的链接阶段被复制 到了程序中；动态库在链接阶段没有被复制到程序中，而是程序在运行时由系统动态加载到内存中供程序调用。
◼ 库的好处：1.代码保密 2.方便部署和分发
2.静态库的制作
3.静态库的使用
举例：
cd calc
编译、汇编，得到 .o文件
gcc -c add.c div.c mult.c sub.c
制作静态库
ar rcs libcalc.a add.o div.o mult.o sub.o //libcalc.a---库文件名 calc---库的名称
把库文件拷贝到library/lib目录下
cp libcalc.a ../library/lib
进入library目录编译main.c源文件
cd library
gcc main.c -o main -I ./include -L ./lib -l calc
1.4动态库的制作和使用
1.动态库的制作
制作动态库：
cd calc
gcc -c -fpic add.c sub.c mult.c div.c
gcc -shared add.o sub.o mult.o div.o -o libcalc.so
cp libcalc.so ../library/lib
cd library
gcc main.c -o main -I ./include -L ./lib -l calc
2.工作原理
◼ 静态库：GCC 进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中
◼ 动态库：GCC 进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行程序中
◼ 程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过 ldd （list dynamic dependencies）命令检查动态库依赖关系 。
◼ 如何定位共享库文件呢？ 当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。对于elf格式的可执行程序，是 由ld-linux.so来完成的，它先后搜索elf文件的 DT_RPATH段 ——> 环境变量 LD_LIBRARY_PATH ——> /etc/ld.so.cache文件列表 ——> /lib/，/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存。
【解决动态库加载失败问题】
方法一：环境变量 LD_LIBRARY_PATH //缺点：一次性配置，终端关闭后即失效。
（1）export +环境变量=$环境变量：动态库路径
第一步：终端窗口输入
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/xiong/Linux/lession06/library/lib
回车
可用echo指令查看环境变量的路径
echo $LD_LIBRARY_PATH
第二步：
ldd main(可执行文件）
//（2）、（3）为永久性配置
（2）用户级别的配置：
cd 进入home目录下
vim .bashrc----回车
shift+g进入到最后一行
插入export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/xiong/Linux/lession06/library/lib
保存
更新 . .bashrc-----使保存生效。或者使用 source .bashrc
（3）系统级别配置：
sudo vim /etc/profile-----回车
shift+g进入到最后一行
插入
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/xiong/Linux/lession06/library/lib
保存
更新 source /etc/profile
方法二： /etc/ld.so.cache文件列表
vim /etc/ld.so.cache ---看不懂的乱码文件
间接修改--sudo vim /etc/ld.so.conf
添加动态库路径 /home/xiong/Linux/lession06/library/lib
更新---sudo ldconfig
1.5静态库和动态库的对比
1.程序编译成可执行程序的过程
2.静态库制作过程
3.动态库制作过程
4.静态库的优缺点
1.6Makefile
1.什么是Makefile
2.Makefile 文件命名和规则
3.工作原理
4.变量
例子：
app:sub.o add.o mult.o div.o main.ogcc sub.o add.o mult.o div.o main.o -o app
----------------用变量替换----------------------------------
#定义变量 //vim中是注释是用#
src=sub.o add.o mult.o div.o main.o
target=app
$(target):$(src)$(CC) $(src) -o $(target)5.模式匹配
6.函数
1.7GDB调试
1.什么是GDB
2.准备工作
3.GDB 命令 – 启动、退出、查看代码
4.GDB 命令 – 断点操作
5.GDB 命令 – 调试命令
1.8标准c库IO函数和Linux系统IO函数对比
1.标准 C 库 IO 函数
2.标准 C 库 IO 和 Linux 系统 IO 的关系
3.虚拟地址空间
4.文件描述符
5.Linux 系统 IO 函数
◼ int open(const char *pathname, int flags);
◼ int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
◼ int close(int fd);
◼ ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
◼ ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
◼ off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
◼ int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
◼ int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
【open打开文件】
/*#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
//打开一个已经存在的文件
int open(const char *pathname, int flags);
参数：-pathname:要打开的文件路径；-flags：对文件的操作权限设置，以及其他的设置；O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 这三个设置是互斥的返回值：返回一个新的文件描述符，如果调用失败，返回-1errno：属于Linux系统函数库，是库里面的一个全局变量，记录的是最近的错误号。perror:
#include <stdio.h>
void perror(const char *s);作用：打印error对应的错误描述s参数：用户描述，比如hello，最终输出的内容是 hello：xxx（实际的错误描述）
*/#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include<stdio.h>#include <unistd.h>int main(){int fd=open("a.txt",O_RDONLY);if(fd==-1){perror("open");}//关闭close(fd);return 0;}【open创建新文件】
/*#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>
//创建一个新的文件
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);参数：-pathname:要创建文件的路径；flags:对文件的操作权限和其他的设置-必选项:O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 这三个之间是互斥的-可选项：O_CREAT文件不存在，创建新文件-mode:八进制的数，表示创建出的新的文件的操作权限，比如：0775最终的权限是：mode & ~umask------当前终端umask为0002，~umask为0775------0777 -> 1111111110775 -> 111111101----------------------111111101按位与：0和任何数都为0umask的作用就是抹去某些权限。flags参数是一个int类型的数据，占4个字节，32位；flags 32位，每一位是一个标志位。
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{//创建一个新文件int fd=open("create.txt",O_RDWR|O_CREAT,0777);if(fd==-1){perror("open");}//关闭close(fd);return 0;
}【read、write函数】
/*----------------------read------------------------------#include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);参数：-fd：文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符操作某个文件-buf：需要读取数据存放的地方，数组的地址（传出参数）-count：指定的数组的大小返回值：-成功：>0:返回实际的读取到的字节数=0：文件已经读取完了-失败：-1，并且设置errno----------------------write------------------------------#include <unistd.h>ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);参数：-fd：文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符操作某个文件-buf：要往磁盘写入的数据-count：要写的数据的实际的大小返回值：成功：实际写入的字节数失败：返回-1,并设置errno*/#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>int main(){//1.通过open打开english.txt文件int srcfd=open("english.txt",O_RDONLY);if(srcfd==-1){perror("open");return -1;}//2.创建一个新文件int destfd=open("cpy.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);}//4.关闭文件close(destfd);close(srcfd);return 0;}【lseek函数】
/*
标准C库的函数
#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);Linux系统函数
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
参数-fd：文件描述符，通过open得到的，通过这个fd操作某个文件-offset：偏移量-whence:SEEK_SET设置文件指针的偏移量SEEK_CUR设置偏移量：当前位置+第二个参数offset的值SEEK_END设置偏移量：文件大小+第二个参数offset的值作用：1.移动文件指针到头文件lseek(fd,0,SEEK_SET);2.获取当前文件指针的位置lseek(fd,0,SEEK_CUR);3.获取文件长度lseek(fd,0,SEEK_END);4.拓展文件的长度，当前文件10b，拓展至110b，即增加了100个字节lseek(fd,100,SEEK_END);
*/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int fd=open("hello.txt",O_RDWR);if(fd==-1){perror("open");return -1;}//扩展文件的长度int ret=lseek(fd,100,SEEK_END);if(ret==-1){perror("lseek");return -1;}//写入一个空数据write(fd," ",1); //关闭文件close(fd);return 0;
}【stat/lstat函数】
/*
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);作用：获取一个文件相关的一些信息参数：-pathname：操作的文件的路径-statbuf：结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件的信息返回值：成功：返回0失败：返回-1 设置errno
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
作用：获取软链接文件信息
参数：-pathname：操作的文件的路径-statbuf：结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件的信息返回值：成功：返回0失败：返回-1 设置errno
*/
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include<stdio.h>
int main()
{struct stat statbuf;int ret=stat("a.txt",&statbuf);if(ret==-1){perror("stat");return -1;}printf("size:%ld\n",statbuf.st_size);return 0;
}
【模拟实现ls -l命令】
//模拟实现 ls -l 指令
//-rw-rw-r-- 1 xiong xiong 12 12月 6 10:32 a.txt#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
//判断输入的参数是否正确if(argc<2){printf("%s filename\n",argv[0]);return -1;}
//通过stat函数获取用户传入的文件的信息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};//用于保存文件类型和文件权限的字符串switch(st.st_mode&S_IFMT){case S_IFLNK:perms[0]='l';break;case S_IFDIR:perms[0]='d';break;case S_IFREG:perms[0]='-';break;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':'-';//获取硬链接数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long int fileSize=st.st_size;//获取修改的时间char* time=ctime(&st.st_mtime);char mtime[512]={0};strncpy(mtime,time,strlen(time)-1);char buf[1024];sprintf(buf,"%s %d %s %s %ld %s %s",perms, linkNum,fileUser,fileGrp,fileSize,mtime,argv[1]);printf("%s\n",buf); return 0;
}
【文件属性操作函数】
/*
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int truncate(const char *path, off_t length);作用：缩减或扩展文件的尺寸至指定的大小参数：-path：需要修改的文件的路径-length:需要最终文件变成的大小
*/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int ret=truncate("b.txt",20);if(ret==-1){perror("truncate");return -1;}return 0;
}
【mkdir】
/*#include <sys/stat.h>#include <sys/types.h>int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);作用：创建一个目录参数：pathname：创建的目录的路径mode：权限，八进制的数返回值：成功返回0，失败返回-1
*/
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int ret=mkdir("aaa",0777);if(ret==-1){perror("mkdir");return -1;}return 0;
}【rename】
/*
#include <stdio.h>
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
*/
#include <stdio.h>
int main()
{int ret=rename("aaa","bbb");if(ret==-1){perror("rename");return -1;}return 0;
}【chdir/getcwd函数】
/*#include <unistd.h>int chdir(const char *path);作用：修改进程的工作目录比如在/home/nowcoder启动了一个可执行程序a.out，进程的工作目录 /home/nowcoder
参数：path：需要修改的工作目录#include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t size);
作用：获取当前工作目录
参数：-buf：存储的路径，指向的是一个数组（传出参数）-size：数组的大小
返回值：返回的指向的一块内存，这个数据就是第一个参数
*/
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{//获取当前的工作目录char buf[128];getcwd(buf,sizeof(buf));printf("当前的工作目录是：%s\n",buf);//修改工作目录int ret=chdir("/home/xiong/Linux/lession13");if(ret==-1){perror("chdir");return -1;}//创建一个新的文件int fd=open("chdir.txt",O_CREAT|O_RDWR,0664);if(fd==-1){perror("chdir");return -1;}//关闭文件close(fd);//获取当前的工作目录char buf1[128];getcwd(buf1,sizeof(buf1));printf("当前的工作目录是：%s\n",buf1);return 0;
}
【opendir/readdir/closedir函数】
/*
//打开一个目录#include <sys/types.h>#include <dirent.h>DIR *opendir(const char *name);参数：-name：需要打开的目录的名称返回值：DIR *类型，可以理解为目录流信息错误返回NULL//读取目录中的数据
#include <dirent.h>
struct dirent *readdir(DIR *dirp);参数：dirp是opendir返回的结果读取到了末尾或者失败了，返回NULL//关闭目录
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
int closedir(DIR *dirp);
*/
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int getFileNum(const char* path);
//读取某个目录下所有的普通文件的个数
int main(int argc,char* argv[])
{if(argc<2){printf("%s path\n",argv[0]);return -1;}int num=getFileNum(argv[1]);printf("普通文件的个数为：%d\n",num);return 0;
}
//用于获取目录下所有普通文件的个数
int getFileNum(const char* path)
{//打开目录DIR *dir=opendir(path);if(dir==NULL){perror("opendir");exit(0);}struct dirent *ptr;//记录普通文件的个数int total=0; while((ptr=readdir(dir))!=NULL){//获取名称char *dname=ptr->d_name;//忽略点.和..if(strcmp(dname,".")==0||strcmp(dname,"..")==0){continue;}//判断是否是普通文件or目录if(ptr->d_type==DT_DIR){//目录，需要继续读取这个目录char newpath[256];sprintf(newpath,"%s/%s",path,dname);total+=getFileNum(newpath);}if(ptr->d_type==DT_REG){//普通文件total++;}}closedir(dir);return total;
}
【dup函数】
/*
---------dup------------
#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);作用：复制一个新的文件描述符fd=3，int fd1=dup（fd）fd指向的是a.txt，fd1也是指向a.txt
从空闲的文件描述符表中找一个最小的，作为新的拷贝的文件描述符
*/
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{int fd=open("a.txt",O_RDWR|O_CREAT,0664);int fd1=dup(fd);if(fd1==-1){perror("dup");return -1;}printf("fd : %d,fd1 :%d\n",fd,fd1);close(fd); char *str="hello world";int ret=write(fd1,str,strlen(str));if(ret==-1){perror("write");return -1;}close(fd1);return 0;
}【dup2函数】
/*
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd);作用：重定向文件描述符oldfd指向a.txt,newfd指向b.txt调用函数成功后：newfd和b.txt做close，newfd指向a.txtoldfd必须是一个有效的文件描述符oldfd和newfd值相同，相当于什么都没做
*/
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{int fd =open("1.txt",O_RDWR|O_CREAT,0664);if(fd==-1){perror("open");return -1;}int fd1=open("2.txt",O_RDWR|O_CREAT,0664);if(fd1==-1){perror("open");return -1;}printf("fd : %d,fd1 : %d\n",fd, fd1);int fd2=dup2(fd,fd1);if(fd2==-1){perror("dup2");return -1;}//通过fd1去写数据，实际操作的是1.txt，而不是2.txtchar * str ="hello,dup2";int len=write(fd1,str,strlen(str));if(len==-1){perror("write");return -1;}printf("fd : %d,fd1 : %d,fd2 : %d\n",fd, fd1,fd2);close(fd);close(fd1);return 0;
}
【fcntl函数】
/*
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ...);
参数：fd：表示需要操作的文件描述符cmd：表示对文件描述符进行如何操作-F_DUPFD：复制文件描述符，复制的是第一个参数fd，得到一个新的文件描述符（返回值）int ret=fcntl(fd,F_DUPFD);-F_GETFL:获取指定的文件描述符文件状态flag获取的flag和我们通过open函数传递的flag是一个东西。-F_SETFL：设置文件描述符文件状态flag必选项：O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR不可以被修改可选项：O_APPEND,O_NONBLOCKO_APPEND表示追加数据O_NONBLOCK设置成非阻塞
阻塞和非阻塞：描述的是函数调用的行为。
*/
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{//1.复制文件描述符//int fd=open("1.txt",O_RDWR);//int ret=fcntl(fd,F_DUPFD);//2.修改或者获取文件状态flag//自行创建一个文件1.txt，已写入字符helloint fd=open("1.txt",O_RDWR);if(fd==-1){perror("open");return -1;}//获取文件描述符状态flagint flag=fcntl(fd,F_GETFL);if(flag==-1){perror("fcntl");return -1;}flag |= O_APPEND; //flag=flag | O_APPEND//修改文件描述符状态的flag，给flag加入O_APPEND这个标记int ret=fcntl(fd,F_SETFL,flag);if(ret==-1){perror("fcntl");return -1;}char* str=",world";//追加完以后1.txt里面的内容为---hello，worldwrite(fd,str,strlen(str));close(fd);return 0;
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