4-Linux编程基础

1嵌入式操作系统适用专业：物联网工程任课教师：兰方鹏联系方式：13453194233E-mail：[e-mail]：275392011TaiyuanUniversityofTechnology太原理工大学·计算机科学与技术学院2Linux编程基础Linux开发概述VI编辑器Linux编译器GCC静态库与动态库Linux调试器GDBMakefile文件3Linux开发概述Windows开发方式特点：在电脑上装一个VC或其它集成开发环境编辑程序→编译程序→看结果→有问题→修改程序→调试程序→查看Linux开发方式特点：linux下的程序开发大多通过在本地安装虚拟机、物理机或网络连接到服务器完成。出于效率、远程开发、嵌入式开发的考虑：开发方式大多是在命令行下完成，没有很好的集成开发环境供我们使用。4Linux开发环境概述Linux文件及目录结构无论何种的版本linux，桌面、应用是外衣。文件组织、目录结构才是linux的核心。Linux命令无命令、不linux编辑器、编译器、调试器写程序永远离不开：编辑、编译、调试不同于windows下完善的集成开发环境，linux下以上操作大多是在字符界面下通过各种命令来完成的。5Vi编辑器Linux提供了一系列功能强大的编辑器，如vi和Emacs。vi是linux系统的第一个全屏幕交互式编辑器，从诞生到现在一直得到广大用户青睐。vi有3种工作模式，分别是命令行模式、插入模式、底行模式。6Vi编辑器的三种模式命令行模式：最初进入Vi系统的默认模式，该模式下可以移动光标进行浏览，整行删除，但无法编辑文字。插入模式：只有在该模式下，用户才能进行文字的编辑输入，用户可以使用[ESC]键回到命令行模式。命令行模式下输入字母“i”，即可进入插入模式。底行模式：该模式下，光标位于屏幕底行，用户可以进行文件保存或退出操作，也可以设置编辑环境，如寻找字符串、列出行号。7三种模式的切换命令行模式插入模式：在命令行模式下，用户输入字符“i”，即可进入插入模式。插入模式底行模式：在插入模式下，用户输入字符“：”，即可进入底行模式。插入模式命令行模式：在插入模式下，用户敲入键[ESC]，即可返回命令行模式。8文本编辑1.vi文件名2.键入i进入插入模式3.编辑4.键入[ESC]退入到命令行模式5.键入:wq保存退出9yy:复制当前光标所在行[n]yy：n为数字，复制当前光标开始的n行p:粘贴复制的内容到光标所在行dd：删除当前光标所在行[n]dd：删除当前光标所在行开始的n行/name：在光标之后查找名为“name”的字符串?name:在光标之前查找名为“name”的字符串G：光标移动到文件尾（注意是大写）u:取消前一个动作（注意是小写）Vi编辑器命令行模式功能键：10:w保存:q退出vi(系统会提示保存修改):q!强行退出（对修改不做保存）:wq保存后退出:w[filename]另存为filename的文件:setnu显示行号:setnonu取消行号Vi编辑器底行模式功能键：vi与cat的区别vi：既能看、又能改cat：只能看、不能改11Linux编译器GCC编译器是将易于编写、阅读和维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低级机器语言的程序。GNU项目中的一个子项目GCC（GNUCompilerCollection，GNU编译器套装）是一个编译器套装，是GNU计划的关键部分，也是GUN最优秀的软件之一。GCC最初用于编译C语言，随着项目的发展GCC已经成为了能够编译C、C++、Java、Ada、fortran、ObjectC、ObjectC++语言的编译器大家族。12Linux编译器GCC使用GCC编译程序时,编译过程可以被细分为四个阶段:预处理(Pre-Processing)编译(Compiling)汇编(Assembling)链接(Linking)13文件类型GCC通过后缀来区别输入文件的类别：.c为后缀的文件:C语言源代码文件.a/.so为后缀的文件:由目标文件构成的库文件.C，.cc或.cxx为后缀的文件:C++源代码文件.h为后缀的文件:头文件.i为后缀的文件:已经预处理过的C源代码文件.ii为后缀的文件:已经预处理过的C++源代码文件.o为后缀的文件:编译后的目标文件.s为后缀的文件:汇编语言源代码文件.S为后缀的文件:经过预编译的汇编语言源代码文件14实例：hello.c：#includestdio.hintmain(void){printf(welcomtotheLinux!\n);return0;}编译和运行这段程序:#gcchello.c-ohello#./hello输出：welcomtotheLinux!15GCC的用法：GCC的使用方法格式：gcc[option1]…filenameoption1:编译器所需要的编译选项filename:要编译的文件名命令、选项和源文件之间使用空格分隔一行命令中可以有零个、一个或多个选项文件名可以包含文件的绝对路径，也可以使用相对路径16GCC编译器选项：GCC编译器选项有100多个，大多是我们用不着，以下只介绍最常用、最基本的选项-ofile：指定生成的可执行文件名为file，若省略次选项，系统给出默认文件为a.out-c:只进行预处理、编译，不生成可执行文件。即：编译器只是把.c的源文件生成.o的目标文件。-g：产生调试工具(GNU的GDB)所必要的符号信息，要想对编译出的程序进行调试，必须加入此选项。17GCC编译器选项：-O(Optimize)：对程序进行优化编译、链接，采用这个选项，整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理，这样产生的可执行文件的执行效率可以提高但是，编译、连接的速度就相应地要慢一些。-O2：比-O更好的优化编译、连接，当然整个编译、连接过程会更慢。18GCC编译器选项：-Idirname:将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中。C程序中的头文件包含两种情况∶#includeA.h#include“B.h”选项：预处理程序在系统预设的头文件目录(如/usr/include)中搜寻相应的文件选项“”：预处理程序在当前目录中搜寻头文件。-Idirname选项的作用是告诉系统，如果在当前目录中没有找到需要的文件，就到指定的dirname目录中去寻找。19GCC编译器选项：hello.c：#includemy.hintmain(void){printf(welcomtotheLinux!\n);return0;}my.h：#includestdio.h其中：my.h文件位于/home/workplace/headgcc编译命令为：#gcchello.c–I/home/workplace/head/-ohello例如：20GCC编译器选项：-Ldirname：将dirname所指出的目录加入到库文件的目录列表中。在默认状态下，连接程序在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的库文件，这个选项告诉连接程序，首先到-L指定的目录中去寻找，然后再到系统预设路径中寻找。-lfilename：在连接时，装载名字为“libfilename”的函数库，该函数库位于系统预设的目录或者由-L选项确定的目录下。程序hello.c需要用到目录/home/workspace/lib下的一个动态库libkdb5.so，则命令如下：#gcc-llkdb5hello.c-L/home/workspac/lib-ohello21动态库与静态库：程序在链接过程中生成可执行代码程序链接分为两种：静态链接、动态链接静态链接：由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中静态链接的特点：优点：对运行环境的依赖性较小,具有较好的兼容性缺点：生成的程序比较大，需要更多的系统资源，在装入内存时会消耗更多的时间库函数有了更新，必须重新编译应用程序22动态库与静态库：动态库链接的含义：连接器在链接时仅仅建立与所需库函数的之间的链接关系，在程序运行时才将所需资源调入可执行程序动态链接的特点：优点：在需要的时候才会调入对应的资源函数简化程序的升级；有着较小的程序体积实现进程之间的资源共享（避免重复拷贝）缺点：依赖动态库，不能独立运行动态库依赖版本问题严重23动态库与静态库：前面用到的实例hello.c用到了标准库函数stdio.h使用gcchello.c-ohello时，系统默认采用动态链接的方式进行编译程序，若想采用静态编译，加入-static参数以下是分别采用动态编译、静态编译时文件对比：gcchello.c-ohellogcchello.c-static-ohello24动态库与静态库的制作：main.c：#includestdio.h#include“mylib.h”intmain(void){inta=100,b=200,max_num,min_num;max_num=max(a,b);min_num=min(a,b);printf(“max=%d”,max_num);printf(“min=%d”,min_num);return0;}mylib.h：externintmax(int,int);externintmin(int,int);cmplib.c：intmax(int,int){returnxy?x;y}intmin(int,int){returnxy?x;y}25静态库的制作：静态链接库在Liunx中后缀为.a，以lib开头，例如：libcmp.a静态库的制作：#gcc-ccmplib.c-ocmplib.o#arrclibcmplib.acmplib.o静态库的使用：1.库函数、头文件均在当前目录下#gcc-omainmain.clibcmplib.a2.库函数在/opt1、头文件在当/opt2目录下#gcc-omainmain.c-L/opt1-lcmplib-I/opt226动态库的制作：动态链接库在Liunx中后缀为.so动态库的制作：#gcc-sharedcmplib.c-olibcmplib.so动态库的使用方法1：1.库函数、头文件均在当前目录下#gcc-omainmain.clibcmplib.so2.库函数在/opt1、头文件在当/opt2目录下#gcc-omainmain.c-L/opt1–lcmplib-I/opt227动态库的制作：动态库的使用方法1：gcc编译通过，编译时找到了库函数，但运行时出错提示信息：链接时找不到库。解决方法：执行以下操作，把当前目录和其它目录/opt添加到搜索路径#exportLD_LIBRARY_PATH=./:/opt:$LD_LIBRARY_PATH28动态库的制作：动态库的使用方法2：库函数、头文件均在系统路径下#cplibcmplib.so/lib#gccmain.c-omain-lcmplib#./main这时，运行不会出错29动态库的制作：问题思考：静态库也是放在/lib下，这时链接的到底是动态库还是静态库呢？当静态库与动态库重名时，系统会优先链接动态库编译时加入-static选项会使用静态库30GCC编译器选项：-Wall:生成所有警告信息-w:不生成任何警告信息-DMACRO=defn：定义宏MACRO，等效于程序中使用#defineMACRO=defn31Linux调试器GDBGNU工具的调试器是gdb，该调试器是一个交互式工具，工作在字符模式下。GDB是功能强大的调试器，可以完成如下调试任务：设置断点监视程序变量的值程序的单步调试显示/修改变量的值显示/修改寄存器查看程序的堆栈情况远程调试32Linux调试器GDB#inclu