Linux学习笔记(五)--Linux基础开发工具使用

在Linux中软件包通常是指一个包含了软件程序、元数据、依赖关系信息和安装脚本的压缩文件​​。

因为在Linux上如果没有软件包管理器,那么想要下载软件会非常麻烦,不仅需要自己去手动编译和安装,而且难以卸载和管理,所以软件包的出现解决了这些问题.软件包一般是由程序文件(编译好的可执行文件、库文件等。)和配置文件(软件默认的配置。)元数据(包含软件名称、描述、版本、维护者等信息。) 依赖列表(列出该软件正常运行所必须的其他软件包。)以及​​安装前/后脚本​(在安装或卸载前后自动运行的脚本，用于完成一些特定任务（如创建用户、启动服务等）。)​

apt/dpkt--(Ubuntu中的软件包管理器)

dpkt：是底层的包管理工具，负责实际​​安装、查询、验证​​单个 .rpm文件。但它​​无法自动解决依赖关系​​。

apt​​：是​​高层​​的包管理工具，它基于 rpm，它的核心功能是​​自动解决依赖关系​​和​​从网络仓库获取软件包​​。yum 最终还是会调用 rpm命令来完成具体的安装和卸载操作。

apt常用命令:

功能	​​Ubuntu / Debian (APT)​​	说明
​​安装软件​​	​​sudo apt install <包名>​​	安装指定软件包
​​更新软件列表​​	​​sudo apt update​​	从软件源服务器获取最新的软件包列表​​（​​apt​​必须先执行此命令）​​
​​更新所有软件​​	​​sudo apt upgrade​​	更新所有已安装的软件包（​​注意命令不同​​）
​​卸载软件​​	​​sudo apt remove <包名>​​	卸载软件包，​​保留配置文件​​
​​彻底卸载​​	​​sudo apt purge <包名>​​	卸载软件包，​​同时删除配置文件​​
​​搜索软件​​	​​apt search <关键词>​​	在仓库中搜索软件包
​​列出已安装​​	​​apt list --installed​​	列出所有已安装的包
​​获取包信息​​	​​apt show <包名>​​	显示软件包的详细信息
​​清理缓存​​	​​sudo apt clean​​ 或 ​​sudo apt autoclean​​	清理下载的软件包缓存

关于rzsz工具:

rz和 sz是 Linux 系统中用于​​通过终端（命令行）进行文件上传和下载​​的两个实用工具，通常用于 ​​ZMODEM 协议​​ 的文件传输。它们特别适合在 ​​SSH 终端​​（如 Xshell、SecureCRT、PuTTY 等）中使用，方便用户在不依赖 FTP/SFTP 的情况下快速传输文件。

作用:

命令	功能	适用场景
​​rz​​	​​Receive ZMODEM​​（接收文件）	从本地计算机上传文件到远程 Linux 服务器
​​sz​​	​​Send ZMODEM​​（发送文件）	从远程 Linux 服务器下载文件到本地计算机

使用rzsz:

(1)上传文件到Linux(rz)

在远程终端执行rz命令,跳转出一个选择文件的页面,点击你所需要上传的文件

(2)从Linux下载文件:

在远程终端执行:

sz <文件名>

你的终端会自动弹出文件保存对话框，选择保存位置即可下载。

Linux开发工具:

Linux编辑器--vim:

vim是 Linux/Unix 系统中最强大的​​文本编辑器​​之一

vim的基本模式:vim有三种主要模式,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：

模式	进入方式	功能
​​普通模式（Normal Mode）​​	启动 vim或按 Esc	执行​​命令​​（如复制、粘贴、删除、保存等）
​​插入模式（Insert Mode）​​	按 i, a, o等	​​输入/编辑文本​​（类似普通编辑器）
​​命令行模式（Command Mode）​​	在普通模式下按 :	执行​​保存、退出、搜索、替换​​等操作

基本操作:

(1)打开文件

vim 文件名       # 打开文件（如果不存在则新建）
vim +10 文件名   # 打开文件并跳转到第 10 行
vim -O2 文件1 文件2  # 左右分屏打开两个文件

(2)保存和退出

命令	功能
:w	保存文件
:q	退出 vim
:wq或 :x	保存并退出
:q!	​​强制退出（不保存）​​
:w 新文件名	另存为新文件

(3)光标移动

按键	功能
hjkl	左、下、上、右移动
Ctrl + f/ Ctrl + b	向下/向上翻页
gg	跳转到文件​​第一行​​
G	跳转到文件​​最后一行​​
10G或 :10	跳转到第 10 行
$	跳转到​​行尾​​
^或 0	跳转到​​行首​

(4)编辑文本

按键	功能
i	在​​光标前​​进入插入模式
a	在​​光标后​​进入插入模式
o	在​​下一行​​插入新行并进入插入模式
dd	​​删除当前行​​
yy	​​复制当前行​​
p	​​粘贴​​
u	​​撤销（Undo）​​
Ctrl + r	​​重做（Redo）​

(5)搜索和替换

命令	功能
/关键词	​​向下搜索​​（按 n跳转到下一个匹配）
?关键词	​​向上搜索​​
:%s/旧内容/新内容/g	​​全局替换​​（所有匹配）
:10,20s/旧内容/新内容/g	​​替换第 10-20 行的内容​

(6)分屏操作

命令	功能
:sp 文件名	​​水平分屏​​
:vsp 文件名	​​垂直分屏​​
Ctrl + w + 方向键	切换分屏
Ctrl + w + c	关闭当前分屏

(7)末行模式命令集

vim的 ​​末行模式（Command-Line Mode）​​ 是在 ​​普通模式（Normal Mode）​​ 下输入 :进入的，用于执行文件操作、搜索替换、设置选项等高级命令。

命令	功能	作用
set nu	输入「set nu」后，会在文件中的每一行前面列出行号。	列出行号
#	「#」号表示一个数字，在冒号后输入一个数字，再按回车键就会跳到该行了，如输入数字15， 再回车，就会跳到文章的第15行。	跳到文件中的某一行
/关键字	先按「/」键，再输入您想寻找的字符，如果第一次找的关键字不是您想要的，可以一直按 「n」会往后寻找到您要的关键字为止。	查找字符
?关键字	先按「?」键，再输入您想寻找的字符，如果第一次找的关键字不是您想要的，可以一直 按「n」会往前寻找到您要的关键字为止。	查找字符
w	在冒号输入字母「w」就可以将文件保存起来	保存文件
q	按「q」就是退出，如果无法离开vim，可以在「q」后跟一个「!」强制离开vim。	离开vim
wq	一般建议离开时，搭配「w」一起使用，这样在退出的时候还可以保存文件	离开vim

Linux编辑器:gcc/g++使用(用来编译C语言和C++程序)

(1)安装gcc/g++(Ubuntu)

sudo apt update
sudo apt install gcc g++   # 安装 gcc 和 g++

(2)验证安装是否成功

gcc --version
g++ --version

(3)背景知识

在C/C++中要想将代码转换成可执行文件需要经过预处理,编译,汇编和链接四个步骤.

预处理阶段:

作用:处理源代码中的 ​​预处理指令​​（以 #开头的指令），比如 #include、#define、#ifdef等。

输入​​：.c或 .cpp文件

输出​​：.i文件（预处理后的代码）

主要操作:

​​宏替换​​（#define定义的宏会被展开）

​​头文件包含​​（#include的文件内容会被插入）

​​条件编译​​（#ifdef、#ifndef等决定哪些代码会被编译）

​​删除注释​​（所有注释 //和 /* */会被移除）

使用命令(示例):

gcc -E main.c -o main.i//-E表示只进行预处理

编译阶段:

作用​​：将预处理后的代码 ​​转换成汇编代码。

​​输入​​：.i文件（或直接 .c文件）

​​输出​​：.s文件（汇编代码）

主要操作:

词法分析​​

​​语法分析​​

​​语义分析​​

​​优化​​

​​生成汇编代码​

使用命令(示例):

gcc -S main.i -o main.s//-S表示只编译

汇编阶段:

作用​​：将汇编代码 ​​转换成机器码（二进制目标文件）​​。

​​输入​​：.s文件

​​输出​​：.o文件（目标文件，Windows 上是 .obj）

主要操作:

将汇编指令 ​​逐条翻译​​ 成机器码（0和 1）

生成 ​​可重定位目标文件

使用命令(示例)

gcc -c main.s -o main.o//-c表示只汇编

链接阶段:

作用​​：将多个目标文件（.o）和库文件（.a或 .so） ​​合并成一个可执行文件​​。

​​输入​​：.o文件 + 库文件

​​输出​​：可执行文件（如 a.out或 .exe）

主要操作:

符号解析​​：找到所有函数和变量的定义

​​重定位​​：调整代码和数据的内存地址

​​合并库​​（如 libc.so、libstdc++.so）

使用命令(示例)

gcc main.o -o myprogram//-o表示只链接

完整编译流程:(gcc会自动完成所有步骤)

gcc main.c -o myprogram

(4)函数库

函数库是一组预编译的函数、类或变量的集合，可以被其他程序调用。函数库通常分为 ​​静态库​​ 和 ​​动态库​​ 两种形式。

特性	静态库（.a）	动态库（.so）
​​文件后缀​​	.a(Unix/Linux)	.so(Unix/Linux), .dll(Windows)
​​编译时行为​​	库代码​​直接嵌入​​到可执行文件中	库代码​​不嵌入​​，仅记录依赖信息
​​运行时行为​​	无需外部库文件	需动态库文件存在于系统路径
​​磁盘空间​​	可执行文件较大（重复库代码）	可执行文件较小（共享库代码）
​​内存占用​​	每个进程独立加载库代码	多个进程共享同一份库代码
​​更新库版本​​	需重新编译可执行文件	替换 .so文件即可生效
​​加载速度​​	较快（无运行时加载开销）	稍慢（需运行时加载）
​​依赖管理​​	无外部依赖	需确保动态库存在于系统路径

创建静态库:

假设有两个源文件：

add.c：实现加法函数

sub.c：实现减法函数

编译为.o文件

gcc -c add.c -o add.o    # 生成 add.o
gcc -c sub.c -o sub.o    # 生成 sub.o

打包为静态库.a

ar rcs libmath.a add.o sub.o

ar：归档工具（Unix 静态库打包命令）。

rcs：选项组合（r替换旧文件，c创建库，s生成索引）。

使用静态库:

gcc main.c -L. -lmath -o main

-L.：指定库搜索路径（.表示当前目录）。

-lmath：链接名为 libmath.a的库（省略 lib前缀和 .a后缀）。

gcc/g++常用编译选项:

基础编译选项:

选项	作用	示例
-o <file>	指定输出文件名	gcc hello.c -o hello
-c	只编译不链接，生成 .o目标文件	gcc -c hello.c
-E	只运行预处理器（生成预处理后的代码）	gcc -E hello.c > hello.i
-S	只编译到汇编代码（生成 .s文件）	gcc -S hello.c
-v	显示详细的编译过程（调试用）	gcc -v hello.c

警告选项:

选项	作用	示例
-Wall	开启所有常见警告	gcc -Wall hello.c
-Wextra	启用额外警告（比 -Wall更严格）	gcc -Wextra hello.c
-Werror	将警告视为错误（强制修复）	gcc -Werror hello.c
-Wno-<warning>	禁用特定警告	gcc -Wno-unused-variable hello.c

调试选项:

选项	作用	示例
-g	生成调试信息（用于 GDB）	gcc -g hello.c -o hello
-ggdb	生成更详细的 GDB 调试信息	gcc -ggdb hello.c
-p/ -pg	生成性能分析（gprof 用）	gcc -pg hello.c

优化选项:

选项	优化级别	说明
-O0	无优化	编译速度快，适合调试
-O1	基础优化	平衡代码大小和执行速度
-O2	中等优化	推荐大多数场景使用
-O3	激进优化	可能增加代码体积
-Os	优化代码大小	嵌入式系统常用
-Ofast	激进优化（忽略严格标准）	可能影响精度

Linux调试器--gdb的使用:

(1)安装gdb(Ubuntu)

sudo apt install gdb

(2)启动gdb

gdb ./hello   # 调试可执行文件

(3)gdb基本命令

命令	功能描述
list/l [行号]	显示源代码。从指定行号（或上次位置）开始，每次列出10行。
list/l [函数名]	列出指定函数的源代码。
run/r	开始运行程序。
next/n	单步执行（​​不​​进入函数体）。
step/s	单步执行（​​会​​进入函数体）。
break/b [行号]	在指定行设置断点。
break/b [函数名]	在指定函数的开头设置断点。
info break	查看所有已设置的断点信息（包括编号、位置等）。
finish	持续执行直至​​当前函数返回​​，然后暂停。
print/p [表达式]	打印表达式的值。表达式可为变量、或可调用函数。
p [变量]	打印变量的值。
set var [变量]=[值]	修改变量的值。
continue/c	从当前位置开始​​连续​​执行程序（而非单步），直到下一个断点或结束。
run/r	​​从头开始​​连续执行程序。
delete breakpoints	​​删除所有​​断点。
delete breakpoints [n]	删除​​指定序号 n​​ 的断点。
disable breakpoints	​​禁用​​所有断点（断点仍存在，但不会暂停）。
enable breakpoints	​​启用​​所有断点。
info/i breakpoints	查看当前设置的所有断点信息。
display [变量名]	​​持续跟踪​​查看一个变量，每次程序暂停时都会显示其值。
undisplay	​​取消​​之前通过 display设置的变量跟踪。
until [X行号]	持续运行直至​​指定行 X​​（用于跳出循环等场景）。
backtrace/bt	查看函数的​​调用栈​​（层层调用的关系）及参数。
info/i locals	查看​​当前函数栈帧​​内所有局部变量的值。
quit	退出 GDB 调试器。

Linux项目自动化构建工具--make/Makefile

make是Linux/Unix系统中一个强大的自动化构建工具，它通过读取Makefile文件来自动化编译和构建过程。make工具的主要功能包括：自动确定需要重新编译的文件,根据依赖关系按正确顺序编译,只重新编译修改过的文件及其依赖项.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.

Makefile基础语法:

target: prerequisitesrecipe

​​target​​：通常是生成的文件名，也可以是一个操作名称（伪目标）

​​prerequisites​​：生成target所需的文件或目标

​​recipe​​：生成target需要执行的命令（必须以tab开头）

示例:

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

makefile文件:

hello: hello.cgcc -o hello hello.cclean:rm -f hello

那么make的工作原理是怎样的?

接下来为大家解释一下:

make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。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。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。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）。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。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。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。

流程图如下:

行缓冲区概念:

行缓冲区的三种类型:

行缓冲:遇到换行符\n时刷新缓冲区,或缓冲区填满时刷新(典型应用：终端标准输出)

核心特点:

#include <stdio.h>
int main() {printf("This will be buffered");  // 行缓冲，未遇到\n不立即显示printf(" until newline\n");       // 遇到\n，刷新缓冲区return 0;
}

行缓冲触发的三种情况：

(1)遇到换行符\n

(2)缓冲区已满（通常1024或4096字节）

(3)主动调用fflush(stdout)

例:

#include <stdio.h>int main(){printf("hello Makefile!");fflush(stdout);sleep(3);return 0;}

如果不调用fflush()，由于没有\n，进度条可能不会实时显示

编写自己的第一个Linux小程序--进度条:

(1)先在这里设定好的目录下建立一个cpp文件

vim progressbar.cpp

(2)编译进度条代码

(3)编译文件

g++ -o progress progress.cpp

(4)运行文件

./progress

完成截图