Linux编程环境
Linux编程环境
【学习笔记】
vi编辑器
vi 文件名 #进入文件编辑模式
一般模式：
yy #复制当前行
y数字y #复制多少行内容
p #箭头移动到目的行粘贴
u #撤销上一步
dd #删除当前行
d数字d #删除光标后多少行
x #删除一个字母（相当于delete）
X #删除一个字母（相当于backspace）
yw #复制一个词
dw #删除一个词
shift+^ #移动到行头
shift+4 #移动到行尾
1+shift+g #移动到页头
shift+g #移动到页尾
N+shift+g #移动到目标行
编辑模式：
i #当前光标前
a #当前光标后
o #当前光标行的下一行
delete #删除
esc #退出编辑模式
指令模式：
:w #保存
:q #退出
！ #强制执行
:wq! #强制保存退出
gcc编译器
GCC 是一个交叉平台编译器，能够在当前CPU 平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。
gcc编译支持文件
.c，C 语言源代码
.h，程序所包含的头文件
.i，已经预处理过的C 源代码文件
.s，汇编语言源代码文件
.o，编译后的目标文件
gcc编译流程
写个hello.c源代码
gcc hello.c
#include<stdio.h>
int main()
{
printf(“Hello world!\n”);
return 0;
}
保存、退出
1、预处理
该阶段，编译器将上述代码中的stdio.h编译起来，可用“-E”选项查看
gcc格式为
gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件] #目标文件可缺省，默认生成.out文件
gcc -E hello.c -o hello.i #-o：指目标文件；-i：指 已经预处理过的源程序
预编译阶段将“stdio.h”中的内容插入到hello.i文件中
2、编译
该阶段，gcc首先检查代码的规范性、语法错误；检查无误后，gcc把代码翻译成汇编语言。可用“-S”选项查看
gcc -S hello.i -o hello.s
3、汇编
汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件。读者在此可使用选项“-C”看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码。
gcc –c file.s –o file.o
4、链接
在预编译中包含进的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现。那么，是在哪里实现“printf”函数的呢？答案是：系统把这些函数实现都做到名为libc.so.6 的库文件中去了。
在没有特别指定时，gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，从而链接到libc.so.6 库函数，这样就能实现函数printf 了，这也就是链接的作用。
gcc file.o –o file
gcc编译选项
gcc [选项] [文件]
-E：使用此选项表示仅作预处理，不进行编译、汇编和链接。
-S：编译到汇编语言不进行汇编和链接。
-c：编译到目标代码。
-o：文件输出到文件。
-static：此选项将禁止使用动态库，所以，编译出来的东西一般都很大，也不需要什么动态
链接库即可运行。
-share：此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统有动态库。
-I dir：在头文件的搜索路径列表中添加dir 目录。
-L dir：在库文件的搜索路径列表中添加dir 目录。
-llibrary：链接名为library 的库文件。
gdb调试器
Linux 的大部分特色源自于Shell 的GNU(GNU symbolic debugger)调试器，也称作gdb
gdb使用流程
启动gdb
以一段代码为例
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++) {//从第一个数开始，依次和后一个数比较
if (arr[j] > arr[j + 1]) { #把较大的数交换到后边
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
} #内层循环结束后，最大一个数排到最后，保持不动
#每结束一次内层循环，比较次数少一次，因此有-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]);
}
}
退出保存后使用gcc对代码进行编译，注意一定要加上选项“-g”，这样编译出的可
执行代码中才包含调试信息，否则之后gdb 无法载入该可执行文件。
启动gdb进行调试：
gcc -g gdb_sample.c -o gdb_sample
在gdb输入命令时，可用不用打全命令，在Linux下，可用敲击两次Tab键来补全命令。
调试命令
查看文件
输入l（list），查看所载入的文件（输入l即可，系统会自动识别）
设置断点
break <function> #在进入指定函数时停住
break <linenum> #在指定行号停住
break +offset，break -offset #在当前行号的前面或后面的offset 行停住
break filename：linenum #在源文件filename 的linenum 行处停住
break filename：function #在源文件filename 的function 函数的入口处停住
break *address #在程序运行的内存地址处停住
break #break 命令没有参数时，表示在下一条指令处停住
break…if <condition> #…可以是上述的参数，condition 表示条件，在条件成立时停住
查看断点
info breakpoints [n]
info break [n]
运行代码
输入r（run）即可，gdb 默认从首行开始运行代码，若想从
程序中指定行开始运行，可在r 后面加上行号：
r 10 #第十行开始执行
查看变量值
p [变量]
恢复程序运行和单步运行
step <count> #单步跟踪，如果有函数调用，它会进入该函数
next <count> #同样单步跟踪，但如果有函数调用，不会进入该函数
set step-mode，set step-mode on #打开step-mode 模式
set step-mod off #关闭step-mode 模式
finish #运行程序，直到当前函数完成返回
until 或u #当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时，这个命令可以运行程序直到退出循环体
Make工程管理
Makefile基本规则
一个简单的Makefile：结构组成
all: #目标名字放在":"前面，名字由字母和下划线组成
#":"后面是需要链接的文件
echo "Hello World" #注意echo前必须有一个Tab键位，不能是空格
#echo 后面是生成目标的命令
test:
echo "Test Target" #一个makefile可以定义多个目标
实例演示
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;
}
一般编译流程
首先编译依赖库文件，然后编译main函数
编译依赖库
编译max.c
gcc -c max.c -o max.o
编译min.c
gcc -c min.c -o min.o
编译main函数
编译main.c
gcc max.o min.o main.c -o main
执行main
./main
输出结果
the max value is 5
the min value is 3
如果依赖函数过多，或者调用o库文件多，这样编译将非常麻烦
于是采用makefile方式来进行简化
Makefile编译方式
创建Makefile文件
vi Makefile #创建Makefile
#编辑Makefile（模板）
simple:main.o max.o min.o
gcc -o simple main.o max.o min.o #Tab间隔
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
运行Makefile
方法一：在Makefile所在的目录下运行命令
make
方法二：运行命令make all
make [目标名]
输出
gcc -c max.c -o max.o
gcc -c min.c -o min.o
gcc max.o min.o main.c -o simple
执行
./simple
输出
the max value is 5
the min value is 3
Makefile假目标
在前面的simple 项目中，现在假设在程序所在的目录下面有一个clean 文件，这个文件也可以用过touch命令来创建。
假目标可以采用.PHONY关键字来定义，需要注意的是其必须是大写字母
.PHONY:clean #假目标
simple:main.o max.o min.o
gcc -o simple main.o max.o min.o #Tab间隔
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
采用.PHONY 关键字声明一个目标后，make 并不会将其当作一个文件来处理，而只是当作一个概念上的目标。对于假目标，我们可以想像的是由于并不与文件关联，所以每一次make 这个假目标时，其所在的规则中的命令都会被执行
Makefile变量
在Makefile 中通过使用变量来使得它更简洁、更具可维护性
自动变量
$@ #表示一个规则中的目标。当我们的一个规则中有多个目标时，$@所指的是其中任何造成命令被运行的目标。（表示的是目标的集合）
$^ #表示的是规则中的所有先择条件。（表示的是依赖的集合）
$< #表示的是规则中的第一个先决条件。（表示目标列表里最后一个依赖）
【注意】由于在Makefile 中“$”具有特殊含义，因此，如果想采用echo 输出“$”，则必需用两个连着的“$”。还有就是，“$@”对于Shell 也有特殊的意思，我们需要
在“$$@”之前再加一个脱字符“\”。
其他一些字符的表示：
%.o 表示所有的.o文件
%.c 表示所有的.c文件
实例：
.PHONY:clean
CC = gcc #定义变量
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) $(OBJ)
Makefile函数
addprefix函数
addprefix 函数是用来给字符串中的每个子串前加上一个前缀，其形式是：$(addprefix prefix, names…)
.PHONY:all
SOURCE = main.c max.c min.c
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))
all:
@echo $(add_source)
filter函数
filter 函数用于从一个字符串中，根据模式得到满足模式的字符串，其形式是：$(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 $(add_source)
从结果来看，经过filter 函数的调用以后，sources 变量中只存在.c 文件和.s 文件，而.h 文件则被过滤掉了
filter-out函数
filter-out 函数用于从一个字符串中根据模式滤除一部分字符串，其形式是：$(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 $(add_source)
从结果来看，filter-out 函数将以“.h”为后缀的文件从add_source 变量中给滤除了。可以看出，filter 与filter-out 是互补的
wildcard函数
wildcard 是通配符函数，通过它可以得到我们所需的文件，这个函数相当于我们在Windows或是Linux 命令行中的“*”。其形式是：$(wildcard pattern)
.PHONY:all
SOURCE = $(wildcard *.c)
OBJS = /home/pyma/Makefile
add source = $(addprefix $(OBJS)/. $(SOURCE))
all:
@echo $(add_source)
运行结果：从当前Makefile 所在的目录下通过wildcard 函数得到所有的C 程序源文件
patsubst函数
patsubst 函数是用来进行字符串替换的，其形式是：$(patsubst pattern, replacement, text)
.PHONY:clean
CC = gcc #定义变量
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 变量中采用patsubst 函数进行字符串替换，将所有的.c 文件都替换成.o 文件。patsubst 函数可以使用模式，所以其也可以用于替换前缀等，功能更加强大
选自华清远见《嵌入式操作系统》
