【Linux】Linux开发工具-vim / 编译器-gcc/g++ / 调试器-gdb / git操作 / 项目自动化构建工具-make/Makefile

1.在Linux写自己的第一个程序

1.1 nano指令

我们在Windows中有很多的编译环境，大家应该都很熟悉，但是在Linux中，我们怎么写代码呢？

这里，我介绍一个非常简单的指令->nano

这个指令就类似于我们Windows中的记事本，使用方法也很简单

1.2 nano指令的使用

1.2.1 介绍

nano指令的使用主要分为五步

1. 创建.c文件
2. nano 源文件.c
3. gcc code.c
4. ./a.out

1.2.2 演示

具体的流程我们演示一下

1.2.2.1 创建.c文件

先touch一个.c文件，类比于Windows中的创建文本文件

1.2.2.2 nano code.c

nano code.c类比于打开文本文件

然后我们就可以编写代码了

编写完成后选择ctrl+x

保存选择Y，不保存选择N

然后回车即可

1.2.2.3 gcc code.c

编写完成后我们就可以编译了，使用gcc指令

1.2.2.4 ./a.out

编译完成就可以执行程序了，使用./a.out指令

2.Linux开发工具 - vim

2.1 IDE例子

2.2 Linux编辑器-vim使用

vi/vim的区别简单点来说，它们都是多模式编辑器，不同的是vim是vi的升级版本，它不仅兼容vi的所有指令，而且还有一些新的特性在里面。例如语法加亮，可视化操作不仅可以在终端运行，也可以运行于x window、 mac os、windows

2.3 vim的基本概念

本文我们讲解vim的三种模式(其实有好多模式，目前掌握这3种即可),分别是命令模式（command mode）、插入模式（Insert mode）和底行模式（last line mode），各模式的功能区分如下：

2.3.1 正常/普通/命令模式(Normal mode)

控制屏幕光标的移动，字符、字或行的删除，移动复制某区段及进入Insert mode下，或者到 last line mode

2.3.2 插入模式(Insert mode)

只有在Insert mode下，才可以做文字输入，按「ESC」键可回到命令行模式。该模式是我们后面用的最频繁的编辑模式。

2.3.3 末行模式(last line mode)

文件保存或退出，也可以进行文件替换，找字符串，列出行号等操作。 在命令模式下，shift+: 即可进入该模式。要查看你的所有模式：打开vim，底行模式直接输入:help vim-modes

2.4 vim的基本操作

进入vim,在系统提示符号输入vim及文件名称后，就进入vim全屏幕编辑画面:

[正常模式] 切换至 [插入模式]

• 输入a
• 输入i
• 输入o

[插入模式] 切换至 [正常模式]

• 目前处于[插入模式]，就只能一直输入文字，如果发现输错了字,想用光标键往回移动，将该字删除，可以先按一下「ESC」键转到[正常模式]再删除文字。当然，也可以直接删除。

[正常模式]切换至[末行模式]

• shift + ；其实就是输入 ：

退出vim及保存文件

在[正常模式]下，按一下「:」冒号键进入「Last line mode」，例如

• :w （保存当前文件）
• :wq (输入「wq」,存盘并退出vim)
• :q! (输入q!，不存盘强制退出vim)

2.5 vim正常模式命令集

2.5.1 插入模式

• 按「i」切换进入插入模式「insert mode」，按“i”进入插入模式后是从光标当前位置开始输入文件；
• 按「a」进入插入模式后，是从目前光标所在位置的下一个位置开始输入文字；
• 按「o」进入插入模式后，是插入新的一行，从行首开始输入文字

2.5.2 命令模式

• 按「ESC」键

2.5.3 移动光标

vim可以直接用键盘上的光标来上下左右移动，但正规的vim是用小写英文字母「h」、「j」、「k」、「l」，分别控制光标左、下、上、右移一格

• 按「G」：移动到文章的最后
• 按「 $ 」：移动到光标所在行的“行尾”
• 按「^」：移动到光标所在行的“行首”
• 按「w」：光标跳到下个字的开头
• 按「e」：光标跳到下个字的字尾
• 按「b」：光标回到上个字的开头
• 按「#l」：光标移到该行的第#个位置，如：5l,56l
• 按［gg］：进入到文本开始
• 按［shift＋g］：进入文本末端
• 按「ctrl」+「b」：屏幕往“后”移动一页
• 按「ctrl」+「f」：屏幕往“前”移动一页
• 按「ctrl」+「u」：屏幕往“后”移动半页
• 按「ctrl」+「d」：屏幕往“前”移动半页

2.5.4 删除文字

• 「x」：每按一次，删除光标所在位置的一个字符
• 「#x」：例如，「6x」表示删除光标所在位置的“后面（包含自己在内）”6个字符
• 「X」：大写的X，每按一次，删除光标所在位置的“前面”一个字符
• 「#X」：例如，「20X」表示删除光标所在位置的“前面”20个字符
• 「dd」：删除光标所在行
• 「#dd」：从光标所在行开始删除#行

2.5.5 复制

• 「yw」：将光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区中
• 「#yw」：复制#个字到缓冲区
• 「yy」：复制光标所在行到缓冲区
• 「#yy」：例如，「6yy」表示拷贝从光标所在的该行“往下数”6行文字
• 「p」：将缓冲区内的字符贴到光标所在位置。注意：所有与“y”有关的复制命令都必须与“p”配合才能完成复制与粘贴功能

2.5.6 替换

• 「r」：替换光标所在处的字符
• 「R」：替换光标所到之处的字符，直到按下「ESC」键为止

2.5.7 撤销上一次操作

• 「u」：如果您误执行一个命令，可以马上按下「u」，回到上一个操作。按多次“u”可以执行多次回复
• 「ctrl + r」: 撤销的恢复

2.5.8 更改

• 「cw」：更改光标所在处的字到字尾处
• 「c#w」：例如，「c3w」表示更改3个字

2.5.9 跳至指定的行

• 「ctrl」+「g」列出光标所在行的行号
• 「#G」：例如，「15G」，表示移动光标至文章的第15行行首

2.6 vim中批量化注释

2.6.1 批量化注释

1. ctrl+v
2. hjkl进行区域选择
3. shift+i=I
4. “//”
5. esc*2

2.6.2 批量化删除注释

1. ctrl+v
2. hjkl进行区域选择（包含且仅包含“//”-可以用L控制）
3. d删除

2.7 vim配置

我们普通用户打开未配置的vim的时候，和Windows中的vs界面差别很大，使用不是很便捷

这里我们可以配置一下vim，便于我们的操作

我们可以在gitee中搜索vimforcpp

VimForCpp: 快速将vim打造成c++ IDE (gitee.com)

curl -sLf https://gitee.com/HGtz2222/VimForCpp/raw/master/install.sh -o ./install.sh && bash ./install.sh

这时打开vim就是这样了：有了简单的图形化页面

3.Linux编译器-gcc/g++

3.1 背景知识

1. 预处理（进行宏替换)
2. 编译（生成汇编)
3. 汇编（生成机器可识别代码）
4. 连接（生成可执行文件或库文件)

3.2 gcc如何完成

格式

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

3.2.1 预处理(进行宏替换)

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等

• 预处理指令是以#号开头的代码行

实例:

gcc –E hello.c –o hello.i

• 选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程
• 选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序

3.2.2 编译（生成汇编）

在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言

• 用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码

实例:

gcc –S hello.i –o hello.s

3.2.3 汇编（生成机器可识别代码）

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件

• 在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了

实例:

gcc –c hello.s –o hello.o

3.2.4 链接（生成可执行文件或库文件）

在成功编译之后,就进入了链接阶段。

实例:

gcc hello.o –o hello

3.2.5 函数库

在这里涉及到一个重要的概念:函数库

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“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“printf”函数的呢?

最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 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,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用

函数库一般分为静态库和动态库两种。

• 静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”
• 动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示

gcc hello.o –o hello

gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证

3.3 gcc选项

• -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
• -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 此选项对生成的文件采用静态链接
• -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息
• -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.
• -O0
• -O1
• -O2
• -O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高
• -w 不生成任何警告信息
• -Wall 生成所有警告信息

gcc-o

这样我们就可以编译成指定的文件名称

3.4 g++

gcc不能用来编译c++代码，我们创建一个test.cc，.cc表示是c++代码，但是用gcc编译会报错

所以我们就可以用g++来编译c++文件

g++的选项和gcc的选项一模一样，所以也可以带上选项

使用c++11标准

gcc不能编译c++代码，但是g++可以编译c语言代码

g++也可以加-o选项，编译成指定的可执行程序

c++的文件后缀

c++的文件后缀有三种：.cc .cpp .cxx

（Linux不关心文件后缀不代表编译器不关心文件后缀）

3.5 程序的翻译过程

程序的翻译过程分为：预处理、编译、汇编、链接

在Linux中，我们可以用gcc命令的各种选项看到翻译的各过程，可以在每个阶段停下来，并且可以看到中间的翻译结果，这样就更便于我们理解翻译过程

3.5.1 预处理阶段

gcc -E

gcc -E test.c -o test.i

形成一个test.i文件，文件中保存的是gcc -E产生的临时结果

头文件展开

我们的test.c文件中只有24行，结果test.i中多出800多行，那多出来的这么多是什么呢？

其实这么多代码都是从stdio.h这个头文件展开来的

在预处理阶段，编译器会将我们源代码中所需要的头文件拷贝到源文件中来，我们的头文件中可能也会包含头文件，所以可能会进行递归的拷贝，这个过程叫做头文件展开

在安装编译器的时候，C标准库的头文件一般会一并下载到/usr/include/

我们可以打开stdio.h看一下

对比一下，确实我们展开的是stdio.h

我们可以看到预处理阶段进行了宏替换，注释也被替换了

条件编译

我们现在下载的软件，大多都分为好几个版本：专业版、社区版、学生版...

那这是怎么维护的呢，如果一个版本有一份源代码，那维护起来的成本是非常大的，这就可以用条件编译来解决这个问题了，只需要维护一份代码，可以用条件编译进行代码的动态裁剪

我们在C语言阶段就有过条件编译的说明：#ifdef #elif #else #endif

具体在《C语言 预处理》专栏的条件编译有说明

C语言 预处理详解-CSDN博客

我们编译成proj.i看一下

我们可以看到，满足条件的保留，不满足条件的删除

gcc -D 动态添加宏

我们可以不在文件中宏定义，可以通过gcc -D进行命令行式的宏定义，这样我们就可以动态地向源代码添加宏

3.5.2 编译阶段

预处理的结果是test.i，是一份干净的C语言代码

gcc -S

gcc -S test.i -o test.s

gcc -S产生一个test.s的临时结果

但是这个代码我们可能看不懂，但是我们知道这是汇编语言

3.5.3 汇编阶段

gcc -c

gcc -c test.s -o test.o

gcc -c 将test.s文件转成test.o文件，.o表示.obj，在vs中我们编译文件就会产生.obj文件

产生的.obj文件叫做目标文件，这个目标文件不能直接执行，最终形成.exe可执行程序才能运行

3.5.4 链接阶段

gcc test.o -o my.exe

只有最终形成可执行文件，才可以执行

关于链接，我们有三个问题：

• 是什么？
• 为什么？
• 怎么办？

是什么？

链接的过程是我们的程序和库结合的过程

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“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“printf”函数的呢?

最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 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,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用

库：语言一定要有自己的标准库

我们可以用ldd命令来看到对应的动态库

这就是我们的C标准库

在安装开发环境的时候，会安装C标准库+C头文件，这时候我们才可以包含对应的头文件，调用头文件里声明的函数

函数库

函数库一般分为静态库和动态库两种

静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”

动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。

• Linux中，动态库.so 静态库.a
• Windows中，动态库.dll 静态库.lib

为什么？

• 让开发站在巨人的肩膀上
• 提高开发的效率

怎么办？

链接时，两种链接方式：

• 动态链接
• 静态链接

动态链接

动态库和动态链接的优缺点

1. 不能丢失
2. 节省资源

静态链接

静态库和静态链接的优缺点

1. 一旦形成，和库无关
2. 浪费资源

C动态库，是默认提供的

gcc默认形成的可执行程序，默认采用动态链接

而Linux中静态库默认是没有的

安装静态库我们可以用yum指令

sudo yum install -y glibc-static libstdc++-static

这时我们就可以编译通过了

同样运行也能通过

静态链接的应用场景

由于静态链接不依赖于任何的动态库，所以在移植到其他环境中时就不需要做过多的环境检测，可以直接运行，方便部署

4.Linux调试器-gdb

4.1 背景

• 程序的发布方式有两种，debug模式和release模式
• Linux gcc/g++出来的二进制程序，默认是release模式
• 要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g 选项

4.2 开始使用

gdb binFile

退出：

ctrl + d 或 quit

调试命令：

• list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
• list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
• r或run：运行程序。
• n 或 next：单条执行。
• s或step：进入函数调用
• break(b) 行号：在某一行设置断点
• break 函数名：在某个函数开头设置断点
• info break ：查看断点信息。
• finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
• print(p)：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
• p 变量：打印变量值。
• set var：修改变量的值
• continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
• run(或r)：从开始连续而非单步执行程序
• delete breakpoints：删除所有断点
• delete breakpoints n：删除序号为n的断点
• disable breakpoints：禁用断点
• enable breakpoints：启用断点
• info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
• display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
• undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
• until X行号：跳至X行
• breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
• info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
• quit：退出gdb

1. list

2. run(运行)

3. break(断点)

4. info break(断点信息)

5. delete breakpoints(n)(删除断点)

6. disable breakpoints(禁用断点)

run的时候会在断点处停下来，如果禁用了断点，则该断点无作用

7. enable breakpoints(启用断点)

8. n 或 next:单条执行(逐过程)

在14行打上断点

逐过程不会进入到函数，会将函数当成一句代码执行

9. s或step:进入函数调用(逐语句)

s进入函数内部，逐语句执行

10. p 变量:打印变量值

11. display 变量名:跟踪查看一个变量

每次停下来都显示它的值

12. undisplay:取消对先前设置的变量的跟踪

13. until X行号:跳至X行

4.3 理解

• quit：退出gdb
• list/l：l 文件名:行号/函数名，l 行号/函数名
• b：b 文件名:行号/函数名，b 行号/函数名
• info/i：info b
• d：d 断点编号
• disable/enable 断点编号：使能(关闭/打开)断点
• next/n：逐过程 F10
• step/s：逐语句 F11
• print/p：查看变量内容&&地址 a && &a
• display：a &a
• undisplay：number
• continue/c：运行至下一个断点处
• finish：运行结束所在函数，就停下来
• until：跳转至指定行，中间的代码都运行

5.git操作 - gitee

5.1 使用 git 命令行

安装 git

yum install git

5.2 使用gitee

5.2.1 注册账户

工作台 - Gitee.com

进入gitee，根据提示注册并登录

5.2.2 新建仓库

• 仓库名称
• 仓库简介
• 初始换仓库

5.3 Linux-git操作

进入仓库，选择“克隆/下载”

复制下面的两行命令进行git配置

然后将仓库clone到用户目录下

这时候用户目录下就多了这个仓库

5.3.1 git三板斧

想要将本地的代码上传到git，需要掌握三板斧的用法：add - commit - push

我们在这个目录下新建一个文件夹存放将要上传的文件，以test1为例

git add

将目录下的所有文件都git add

git commit

git commit -m指令，引号内是对文件的描述，不能省略

git push

最后直接git push

这时候我们就会看到今天的小绿点就出来了

同时文件也上传到了gitee仓库

5.3.2 git删除操作

• git rm
• git 三板斧

git删除很简单，用git rm删除，接着三板斧即可

比如我们要删除仓库里的test

千万要记住自己的用户名和密码(username password)

这样我们的删除操作就完成了

5.3.3 git日志

我们可以查看git的操作日志：git log

该时刻的操作和所有的信息都能显示出来

5.3.4 图示git

6.Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

6.1 背景

会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力

一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作

makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率

make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法

make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建

6.2 实例代码

我们先创建一个test.c文件，并在里面编写一些代码

然后我们再创建一个makefile/Makfile，大小写都是可以的，然后可以编写这样的指令

随后我们保存退出，在命令行中输入make指令

他直接执行了这段指令，再输入这段指令

同样也能执行这段指令

6.3 理解

makefile文件写好之后， 当我们在命令行中输入make指令的时候，对应的make程序就会在当前目录下找makefile这个文件，并读取makefile中的内容，根据依赖关系可以知道我们要通过依赖方法形成目标文件

6.4 原理

make是如何工作的,在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，

1. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件
2. 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“hello”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件
3. 如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello这个文件新（可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成hello这个文件
4. 如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.o文件（这有点像一个堆栈的过程）
5. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明make的终极任务，也就是执行文件hello了
6. 这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件
7. 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理
8. make只管文件的依赖性，即如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("hello Makefile!\n");
 return 0;
}

Makefile文件 
hello:hello.o
    gcc hello.o -o hello
hello.o:hello.s
    gcc -c hello.s -o hello.o 
hello.s:hello.i 
    gcc -S hello.i -o hello.s 
hello.i:hello.c 
    gcc -E hello.c -o hello.i
.PHONY:clean
clean:
    rm -f hello.i hello.s hello.o hello

6.4.1 依赖关系

• 上面的文件 hello ,它依赖 hello.o
• hello.o , 它依赖 hello.s
• hello.s , 它依赖 hello.i
• hello.i , 它依赖 hello.c

6.4.2 依赖方法

• gcc hello.* -option hello.* ,就是与之对应的依赖关系

6.4.3 项目清理

工程是需要被清理的

• 像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译
• 但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的
• 可以将我们的 hello 目标文件声明成伪目标，测试一下