Linux：开发工具

一.软件包管理器

1.软件包概念

1. Linux下安装软件的常规方式之一：下载程序源代码，编译后得到可执行程序，但该方式较繁琐。
2. 简化安装的方式：有人将常用软件提前编译好，做成软件包（类似Windows的安装程序）存放在服务器上，通过包管理器可方便获取并直接安装。
3. 软件包与包管理器的关系：类似“App”和“应用商店”。
4. yum包管理器：是Linux中常用的包管理器，主要应用于Fedora、RedHat、Centos等发行版。
5. Ubuntu的包管理器：主要使用apt（Advanced Package Tool），它具备自动解决依赖关系、下载和安装软件包的功能。

2.Linuxd的软件生态

2.1 软件下载过程

1. 用户通过包管理器（如yum/apt）发起软件下载安装指令。
2. 包管理器向软件仓库请求目标软件包，同时自动分析并解决依赖（获取所需关联组件）。
3. 下载软件包及依赖，自动完成安装（解压、配置到系统对应位置）。
4. 卸载时，包管理器删除文件并清理配置。

2.2 操作系统的生态

为什么评估操作系统好坏时考虑生态问题？

原因如下：

• 社区论坛：活跃的社区论坛能提供丰富的用户交流空间。用户遇到问题时，可在论坛提问、获取解决方案，还能分享使用经验和技巧，这能极大提升用户的使用体验。 例如Linux的Ubuntu社区，用户间互助频繁，让新手快速上手。
• 官网文档：详细、易懂的官网文档，是用户学习和使用操作系统的重要指引。无论是普通用户配置系统，还是开发者进行应用开发，都能从中获取准确信息，保障操作系统的高效使用。像Windows官网就提供了丰富的操作指南。
• 软件体系：丰富且高质量的软件体系，决定了操作系统的功能拓展性。更多软件意味着用户能满足多样化需求，比如办公、娱乐、开发等。以macOS为例，其有大量专业的创意设计类软件，吸引了众多设计工作者。
• 维护更新速度：快速且稳定的维护更新，能及时修复安全漏洞、优化系统性能，提升操作系统的安全性和稳定性。像Android系统，更新及时的版本能更好地抵御安全威胁。
• 操作系统自身：操作系统自身的特性，如易用性、稳定性、兼容性等是基础。良好的系统自身素质，是吸引用户和开发者的关键。例如iOS系统，以流畅稳定和易用性著称。
• 富有针对性的客户群体：明确的客户群体，能让操作系统在特定领域深入优化，满足用户特定需求。 例如麒麟操作系统，针对政务办公场景进行优化，提供适配的办公软件和安全方案。

2.3 免费(社区)软件

为什么会有⼈免费特定社区提供软件，还发布？还提供云服务器让你下载？
一是技术共享与开源精神，推动技术进步、方便开发者学习交流；
二是积累声誉，利于个人职业发展或获得社区认同；
三是商业考量，可构建生态、通过增值服务盈利；
四是兴趣与成就感，享受创造和被认可的乐趣。

2.4 软件依赖

在软件运行时，往往不是独立的，会依赖其他的库文件（像图里的 .so 文件，这类文件是Linux系统里的动态链接库，能被多个程序共享使用）。

比如你要运行自己的软件，它直接依赖 libc.so、ssl.so、libhttplib.so 这些库。而 libhttplib.so 又不是完全独立的，它还依赖 libc++.so，libc++.so 可能进一步依赖 XXX.so。

“依赖列表”就是把这些所有需要的依赖库（包括直接依赖和间接依赖的）都整理在一起，这样才能确保软件顺利运行，缺少其中任何一个，软件都可能无法正常工作或者出现功能缺失的情况。

2.5 镜像问题

什么是镜像？
Linux里的“镜像”，简单说就两种：

1. 软件源镜像：官方软件仓库的“复制件”，放别的服务器上。比如国外软件下载慢，国内服务器复制一份，你从国内下就快多了。

2. 系统镜像：整个Linux系统的“打包文件”（像.iso格式），包含装系统需要的所有东西。烧到U盘或光盘里，就能用它装系统，也能用来备份或快速复制多台机器。

镜像的获取

上图展示了Linux系统下软件包的获取流程，涉及开发者、软件包服务器（国外和国内）以及云服务器（用户端）：

• 开发者开发源代码，编译发布后，上线到国外软件包服务器（包含Ubuntu、CentOS等不同Linux环境的软件包）。
• 国内会对国外软件包服务器做“镜像”（复制一份内容），形成国内软件包服务器。
• 用户的云服务器通过包管理器（yum/apt），可选择从国外或国内软件包服务器发送查找、下载请求，获取软件包后，包管理器能解决依赖，完成下载、安装、卸载等操作；另外，还可通过替换配置（国内conf替换国外conf），让包管理器更便捷地从国内服务器获取资源，提升下载等操作的效率。

3.软件包管理器的安装（Ubuntu）

Ubuntu 自带**apt（Advanced Package Tool ）**包管理器。

apt是Ubuntu及基于Debian的Linux发行版中用于管理软件包的工具 ，它可以帮助用户：

• 安装软件：使用apt install 软件包名 命令，就能从配置好的软件源中下载并安装指定软件包。例如，要安装文本编辑器 nano，在终端中输入 sudo apt install nano，apt会自动解决软件的依赖关系， 并将软件包安装到系统中。
• 更新软件：运行 sudo apt update 命令可以更新本地软件源的索引，然后使用 sudo apt upgrade 命令，就能将系统中已安装的软件更新到最新版本。
• 卸载软件：通过 sudo apt remove 软件包名 命令，能够卸载指定的软件包，但软件的配置文件可能会保留。如果想彻底删除软件及其配置文件，可以使用 sudo apt purge 软件包名 命令。

二.vim

1.概念

Vim 是一款功能强大的文本编辑器，广泛用于 Linux、Unix 等系统，也支持 Windows 等平台。它是经典编辑器 Vi 的增强版，保留了 Vi 的高效操作逻辑，同时增加了更多功能（如语法高亮、代码补全、多级撤销等）。

核心特点是命令行驱动，操作依赖大量快捷键和命令（而非鼠标点击），熟练后能极大提升文本编辑效率，尤其适合程序员编写代码、系统管理员配置文件等场景。

简单说，Vim 就像一个“纯键盘操作的高级记事本”。

2.vim的几个基础模式介绍

1. 核心模式（掌握这3种即可）：

   • 命令模式（Normal mode）：控制光标移动，执行字符/字/行的删除、移动复制区段，以及切换到插入模式或末行模式。
   • 插入模式（Insert mode）：唯一可进行文字输入的模式，按「ESC」键返回命令模式，是最常用的编辑模式。
   • 末行模式（last line mode）：用于文件保存、退出，还可进行文件替换、查找字符串、列出行号等操作；在命令模式下按「shift+：」进入。

2. 其他模式：

   • vim实际有12种模式，分为6种基础模式（BASIC modes）和6种附加模式（ADDITIONAL modes）。
   • 查看方式：打开vim后，在末行模式输入「:help vim-modes」即可查看所有模式。
     

Vim的模式切换：

• 命令模式 ↔ 插入模式：在命令模式下，按下 i 键可进入插入模式，用于文字输入；在插入模式下，按下 Esc 键可返回命令模式。
• 命令模式 ↔ 底行模式：在命令模式下，按下 shift+: 可进入底行模式，用于执行保存、退出、查找等操作；在底行模式下，按下 Esc 键可返回命令模式。

3.vim正常模式的命令集

3.1 插入模式切换（从命令模式进入）

• 按「i」：从光标当前位置开始输入。
• 按「a」：从光标所在位置的下一个位置开始输入。
• 按「o」：插入新行，从行首开始输入。
• 退出插入模式：按「ESC」键返回命令模式。

3.2 光标移动（命令模式下）

• 基础移动：「h」（左）、「j」（下）、「k」（上）、「l」（右），各移一格。
• 行内移动：「$」（行尾）、「^」（行首）。
• 单词移动：「w」（下个字开头）、「e」（下个字尾）、「b」（上个字开头）。
• 指定位置：「#l」（移到该行第#个位置，如5l、56l）。
• 全文移动：「gg」（文本开头）、「shift+g」（文本末端）。
• 屏幕滚动：「ctrl+b」（后移一页）、「ctrl+f」（前移一页）、「ctrl+u」（后移半页）、「ctrl+d」（前移半页）。

3.3 删除操作（命令模式下）

• 字符删除：「x」（删除光标处1个字符）、「#x」（删除光标处及后共#个字符，如6x）；「X」（删除光标前1个字符）、「#X」（删除光标前#个字符，如20X）。
• 行删除：「dd」（删除光标所在行）、「#dd」（从光标行开始删除#行）。

3.4 复制与粘贴（命令模式下）

• 复制：「yw」（复制光标处到字尾的字符）、「#yw」（复制#个字）；「yy」（复制光标行）、「#yy」（复制光标行及往下共#行，如6yy）。
• 粘贴：「p」（将缓冲区内容粘贴到光标处）。

3.5 替换操作（命令模式下）

• 「r」：替换光标所在处1个字符。
• 「R」：持续替换光标所到字符，直到按「ESC」退出。

3.6 撤销与恢复（命令模式下）

• 撤销：「u」（撤销上一次操作，可多次按）。
• 恢复撤销：「ctrl+r」（恢复被撤销的操作）。

3.7 更改操作（命令模式下）

• 「cw」：更改光标处到字尾的内容。
• 「c#w」：更改#个字（如c3w更改3个字）。

3.8 跳至指定行（命令模式下）

• 查看行号：「ctrl+g」（显示光标所在行行号）。
• 跳转：「#G」（移至第#行首，如15G跳至第15行）。

4.vim末行模式命令集

4.1 末行模式进入方式

• 先按「ESC」确认处于命令模式，再按「:」（冒号）进入末行模式。

4.2 末行模式常用操作

1. 列出行号

   • 输入「set nu」，文件每一行前会显示行号。

2. 跳至指定行

   • 输入数字「#」（如15）并回车，直接跳至第#行。

3. 查找字符

   • 「/关键字」：从当前位置向后查找，按「n」继续向后找下一个。
   • 「?关键字」：从当前位置向前查找，按「n」继续向前找下一个。
   • 区别：「/」是向后搜索，「?」是向前搜索（可通过实际操作验证方向差异）。

4. 保存文件

   • 输入「w」，保存当前文件内容。

5. 离开vim

   • 「q」：正常退出（需文件已保存或未修改）。
   • 「q!」：强制退出，不保存未修改内容。
   • 「wq」：保存文件并退出（推荐常用）。

   5.总结

   

上图展示了Vim编辑器的模式切换关系：

• 默认进入命令模式：启动Vim（如执行vim XXXX.c）时，默认进入命令模式。
• 命令模式与其他模式的切换：
  • 与插入模式：在命令模式下按a/i/o进入插入模式，按Esc返回命令模式。
  • 与底行模式：在命令模式下按shift+:进入底行模式，按Esc返回命令模式。
  • 与替换模式：在命令模式下按shift+r进入替换模式，按Esc返回命令模式。
  • 与视图模式：在命令模式下按ctrl+v进入视图模式，按Esc返回命令模式。

三.编译器 gcc和g++

1.gcc和g++的区别

对比项	gcc	g++
全称	GNU Compiler Collection（GNU 编译器集合）	GNU C++ Compiler（GNU C++ 编译器）
主要用途	主要用于编译 C 语言程序	主要用于编译 C++ 语言程序
默认编译方式	按 C 语言语法规则编译代码	按 C++ 语言语法规则编译代码
对文件的处理	对 .c 文件按 C 编译，对 .cpp 等文件可能按 C++ 编译（需手动指定标准库）	无论文件后缀（.c、.cpp 等），均按 C++ 语法编译
标准库链接	编译 C++ 程序时，不会自动链接 C++ 标准库（需手动加 -lstdc++）	自动链接 C++ 标准库（无需手动指定）
语言特性支持	支持 C 语言的所有标准（C89、C99、C11 等）	支持 C++ 语言的所有标准（C++98、C++11、C++17 等）
预处理差异	预处理时定义 __STDC__ 宏（标识 C 环境）	预处理时定义 __cplusplus 宏（标识 C++ 环境）
常见使用场景	编译纯 C 项目（如 Linux 内核模块、C 库等）	编译 C++ 项目（如 C++ 应用程序、带类/模板的代码等）

补充说明：
在 Linux的Ubuntu版本 中，gcc 实际是一个编译器驱动程序，可通过参数（如 -x c++）指定编译语言；而 g++ 本质上是 gcc 的一个封装，默认启用 C++ 模式并链接 C++ 标准库。因此，用 gcc 编译 C++ 代码时需显式指定 -lstdc++，而 g++ 无需额外操作。

2.编译代码过程（以gcc为例）

gcc编译格式：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

1. 预处理（宏替换等操作）

   • 核心功能：完成宏定义替换、处理文件包含（如#include）、条件编译（如#ifdef）、去除代码注释等。
   • 关键特征：针对以#号开头的预处理指令进行处理。
   • 编译选项：使用“-E”选项，使gcc在预处理结束后停止后续编译步骤。
   • 实例命令：gcc –E hello.c –o hello.i，其中“-o”指定输出目标文件，“.i”为预处理后的C程序文件。

2. 编译（生成汇编代码）

   • 核心功能：检查代码规范性和语法错误，确认代码逻辑后，将预处理后的代码翻译成汇编语言。
   • 编译选项：使用“-S”选项，仅执行编译过程，不进行后续汇编操作，直接生成汇编代码。
   • 实例命令：gcc –S hello.i –o hello.s ，生成的“.s”文件为汇编代码文件。

3. 汇编（生成二进制目标代码）

   • 核心功能：将编译阶段生成的“.s”汇编文件转换为机器可识别的二进制目标代码。
   • 编译选项：使用“-c”选项，实现汇编过程，生成二进制目标文件。
   • 实例命令：gcc –c hello.s –o hello.o ，“.o”为二进制目标代码文件。

4. 链接（生成可执行文件或库文件）

   • 核心功能：将多个目标文件及所需的库文件进行连接，整合为可执行文件或库文件。
   • 实例命令：gcc hello.o –o hello ，生成的“hello”为可执行文件。

3.动静态库

3.1 动态库

我们可以结合以上场景来感性理解动态库：

把动态库想象成学校外的“小蚂蚁网吧”，它是一个提供特定功能的公共场所。

• 张三（你的程序）需要用网吧的功能时，不会把网吧搬到自己家，而是由学长李四告诉他“去网吧的路线：东门直走100，左拐50”。
• 当张三在“内存宇宙一中”运行时，才会根据这个路线去动态库（网吧）那里“调用功能（库函数跳转）”，用完后再回到自己的代码继续执行（库函数返回）。
• 要是“小蚂蚁网吧”（动态库）突然没了（库文件缺失），张三、李四这些依赖它的程序，就都没法使用对应的功能了，也就是“一旦库缺失，所有相关程序无法运行”。

这种模式的好处是节省空间（多个程序共享同一个库，不用重复存），但缺点是得依赖这个外部库一直存在，库出问题所有依赖它的程序都会受影响。

3.2 静态库

感性认识静态库，我们可以结合上图中的类比来理解：

** 1. 静态库的“运作逻辑”**
把静态库想象成直接把“网吧的电脑”搬到你家。当你的程序（张三）需要用到库中的方法时，编译器和链接器会把这些方法直接拷贝到你的程序里（就像“给你一个电脑”，把功能内置到自己的程序中）。

** 2. 静态库的“独立特性”**
一旦链接成功，生成的可执行程序就不再需要静态库了。就好比你把电脑搬回家后，不管外面的网吧（静态库的源文件）是否存在，你都能在自己家里使用这台电脑的功能。

这种方式的好处是程序独立运行，不依赖外部库的存在；但缺点是会让程序体积变大（因为把库的代码复制了一份到自己程序里）。

3.3 动静态库对比

以下是动态库与静态库的优缺点对比表格：

对比维度	动态库（共享库）	静态库
文件体积	可执行文件体积小（仅包含调用接口）	可执行文件体积大（包含库的完整代码）
内存占用	多个程序共享同一份库，节省内存	每个程序都包含独立副本，内存占用高
更新维护	只需更新动态库文件，所有依赖程序受益	需重新编译链接程序才能更新库功能
依赖性	运行时依赖动态库文件，缺失则无法运行	不依赖外部文件，可独立运行
编译速度	编译链接速度快（无需复制库代码）	编译链接速度慢（需复制整合库代码）
兼容性	库版本变化可能导致程序兼容性问题	编译后与库版本绑定，兼容性更稳定