LINUX基础 [四] - Linux工具

软件包管理器yum

Linux开发工具vim

vim的基本概念

vim的三种常用模式

vim的简单配置

vim常用模式的基本操作

命令模式

底行模式

处理vim打开文件报错的问题

Linux编译器-gcc/g++使用

为什么我们可以用C/C++做开发呢？

预处理（进行宏替换）

编译（生成汇编）

汇编（生成机器可识别代码）

链接（生成可执行文件或库文件）

.o和库是如何链接的（静态链接和动态链接）

动态库文件和静态库文件

动态库和静态库理解

控制链接方式的选择

动态链接和静态链接的优缺点

Linux调试器 - gdb

gdb使用须知

gdb命令汇总

Linux项目自动化构建工具 - make/Makefile

依赖关系和依赖方法

多文件编译

make原理

项目清理

为什么不会允许多次make呢？？（重点）

stat指令

Linux第一个小程序 - 进度条

行缓冲区的概念

\r和\n

软件包管理器yum

Linux开发工具vim

vim的基本概念

vim在我们做开发的时候，主要解决我们编写代码的问题，本质上就是一个多模式的文本编辑器。

每个Linux账户都独有一个vim编辑器。

vim的三种常用模式

创建vim文件：vim 文件名（如果该文件没有创建，必须保存后才会创建出来）

vim最常用的三种模式：命令模式(command mode)、底行模式(last line mode)、插入模式(insert mode)

命令模式

每次打开 vim 编辑器，默认进入的就是命令行模式

命令行模式下无法在打开的文件里插入任何数据，只能执行对应的指令

底行模式

底行模式由命令模式进入，输入：（即shift+；）

：是提示符，表示当前处于底行模式

从底行模式退出，按 ESC键 即可。且退出到命令模式

插入模式

插入模式由命令模式进入，输入‘i’

INSERT是提示符，表示当前处于插入模式

只有在插入模式下才可以对打开的文件进行写操作，即编写程序

从插入模式退出，按 ESC键即可。且退出到命令模式

三种模式的相互转换

vim的简单配置

【配置文件的位置】

在目录/etc/下面，有个名为vimrc的文件，这是系统中公共的配置文件，对所有用户都有效。
在每个用户的主目录/home/xxx下，都可以自己建立私有的配置文件，命名为“.vimrc”，这是该用户私有的配置文件，仅对该用户有效。

例如，普通用户在自己的主目录下建立了“.vimrc”文件后，在文件当中输入set nu指令并保存，下一次打开vim的时候就会自动显示行号。

vim的配置比较复杂，某些vim配置还需要使用插件，建议不要自己一个个去配置。比较简单的方法是直接执行以下指令（想在哪个用户下让vim配置生效，就在哪个用户下执行该指令，不推荐直接在root下执行）：

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

然后按照提示输入root密码：

然后等待安装配置，最后手动执行source ~/.bashrc即可。

配置完成后，像什么自动补全、行号显示以及自动缩进什么的就都有了。

vim常用模式的基本操作

命令模式

【移动光标】
1）按「k」：光标上移。
2）按「j」：光标下移。
3）按「h」：光标左移。
4）按「l」：光标右移。
5）按「$」：移动到光标所在行的行尾。
6）按「^」：移动到光标所在行的行首。
7）按「gg」：移动到文本开始。
8）按「Shift+g」：移动到文本末尾。
9）按「n+Shift+g」：移动到第n行行首。
10）按「n+Enter」：当前光标向下移动n行。
11）按「w」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的开头。
12）按「e」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的结尾。
12）按「b」：光标从右到左，从下到上的跳到上一个字的开头
【删除】
1）按「x」：删除光标所在位置的字符。
2）按「nx」：删除光标所在位置开始往后的n个字符。
3）按「X」：删除光标所在位置的前一个字符。
4）按「nX」：删除光标所在位置的前n个字符。
5）按「dd」：删除光标所在行。
6）按「ndd」：删除光标所在行开始往下的n行。
【复制粘贴】
1）按「yy」：复制光标所在行到缓冲区。
2）按「nyy」：复制光标所在行开始往下的n行到缓冲区。
3）按「yw」：将光标所在位置开始到字尾的字符复制到缓冲区。
4）按「nyw」：将光标所在位置开始往后的n个字复制到缓冲区。
5）按「p」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴上。
6）按「np」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴n次。
【剪切】
1）按「dd」：剪切光标所在行。
2）按「ndd」：剪切光标所在行开始往下的n行。
3）按「p」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴上。
4）按「np」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴n次。
【撤销】
1）按「u」：撤销。
2）按「Ctrl+r」：恢复刚刚的撤销。
【大小写切换】
1）按「~」：完成光标所在位置字符的大小写切换。
2）按「n~」：完成光标所在位置开始往后的n个字符的大小写切换。
【替换】
1）按「r」：替换光标所在位置的字符。
2）按「R」：替换光标所到位置的字符，直到按下「Esc」键为止。
【更改】
1）按「cw」：将光标所在位置开始到字尾的字符删除，并进入插入模式。
2）按「cnw」：将光标所在位置开始往后的n个字删除，并进入插入模式。
【翻页】
1）按「Ctrl+b」：上翻一页。
2）按「Ctrl+f」：下翻一页。
3）按「Ctrl+u」：上翻半页。
4）按「Ctrl+d」：下翻半页。

底行模式

在使用底行模式之前，记住先按「Esc」键确定你已经处于命令模式，再按「:」即可进入底行模式。

【行号设置】
1）「set nu」：显示行号。
2）「set nonu」：取消行号。
【保存退出】
1）「w」：保存文件。
2）「q」：退出vim，如果无法离开vim，可在「q」后面跟一个「!」表示强制退出。
3）「wq」：保存退出。
【分屏指令】
1）「vs 文件名」：实现多文件的编辑。
2）「Ctrl+w+w」：光标在多屏幕下进行切换。
【执行指令】
1）「!+指令」：在不退出vim的情况下，可以在指令前面加上「!」就可以执行Linux的指令，例如查看目录、编译当前代码等。

处理vim打开文件报错的问题

如果我们在用vim编辑器处理文件时错误的退出当前的编辑（例如直接关闭云服务器或者虚拟机），那么再次用vim打开相同的文件时，就会出现如下报错信息：

我们按如下的步骤解决：

第一步：选择R(ecover)选项，即输入字符e，之后会进入vim编辑器，直接进入底行模式正常退出即可
第二步：继续用vim打开该文件，此时同样会弹出相同的报错信息，这次选择(D)elele it选项，即输入字符d，之后就会进入vim编辑器，此时问题已经得到解决，可以正常进行编写代码了。

Linux编译器-gcc/g++使用

为什么我们可以用C/C++做开发呢？

无论是在windows、还是Linux中，C++的开发环境不仅仅指的是vs、gcc、g++，更重要的是语言本身的头文件（函数的声明）和库文件（函数的实现）。所以我们在安装这些软件的时候，同时也选择了相关的开发包，会同步下载对应的头文件和库文件。

所以任何一款编译型语言的使用，都必要需要安装相应的开发包（头文件和库文件）

查看头文件：ls /usr/include/

预处理（进行宏替换）

预处理阶段会涉及到很多操作

去注释

注释我们一般用于对我们的代码进行解释说明，但并不参与编译，所以是可以直接去掉的，节省文件的大小。

头文件展开

头文件里面包含了我们需要的一些函数的声明，由于在链接之前各个文件都是独立进行编译和转汇编的，所以头文件将函数声明展示出来其实就是为了在编译过程的时候告诉编译器，这个函数是存在的，一定要放行，而最后的函数定义一般得等到链接的时候才能找到。

条件编译

条件编译其实就是有选择的编译，比较常见的一种情况比如说我们要通过打印来观察代码的运行情况（调试），但是仅仅只是为了起到一个调试的作用，所以我们调试后还要删掉其实有点可惜，所以我们可以通过条件编译来对他进行保留，在必要的时候启动这段代码或者是去掉这段代码。

gcc -E test.c -o test.i

告诉gcc，从现在开始进行程序编译，从预处理工作就停下来，不要往前走了

预处理功能主要包括头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等。
预处理指令是以#开头的代码行。
-E选项的作用是让gcc/g++在预处理结束后停止编译过程。
-o选项是指目标文件，“xxx.i”文件为已经过预处理的原始程序。

编译（生成汇编）

gcc -S test.i -o test.s

告诉gcc，从现在开始进行程序编译，将编译过程做完就停下来

在这个阶段中，gcc/g++首先检查代码的规范性、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，将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。
-o选项是指目标文件，“xxx.s”文件为已经过翻译的原始程序。

汇编（生成机器可识别代码）

gcc -c test.s -o test.o

汇编阶段是把编译阶段生成的“xxx.s”文件转成目标文件。
使用-c选项就可以得到汇编代码转化为“xxx.o”的二进制目标代码了。

告诉gcc，从现在开始进行程序编译，汇编结束就停下来

注意：有执行权限和具有可执行能力是两回事，就好比一个富二代，他有继承家产的权利，但是他未必就有管理家业的能力。所以.o文件是无法运行的！！需要经过链接才行！！

链接（生成可执行文件或库文件）

gcc test.o -o test

在成功完成以上步骤之后，就进入了链接阶段。
链接的主要任务就是将生成的各个“xxx.o”文件进行链接，生成可执行文件。
gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件。
若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out。

将目标文件和库进行链接，就得到了可执行程序

注意： 链接后生成的也是二进制文件。

明明已经生成了机器可以读懂的文件，为什么还需要链接才能运行呢？

原因就在于我们当前的文件并只有函数调用、函数声明，却没有函数方法，所以必须要和库（C语言标准库，本质上就是一个文件）链接，函数的方法就存在于库中（其实就是把源文件.c经过一定的编译，然后打包，最后只给你提供一个文件）这样做有两个好处：

方便源文件的隐藏（未来我们想把程序给别人用，但不希望他看到源码，也可以这样）
不让我们做重复工作（帮我们造好了轮子），站在巨人的肩膀上。

所以软件=头文件的方法+库文件提供的方法实现+你的代码。

个人觉得在日常的学习中，我们要尽可能地去尝试自己造轮子，研究底层，扎实内功，这样才可能应对未来的一些更复杂的情况，而在以后工作的时候，尽可能用一些已经写好的高效的代码，避免重复工作。而如果需要自己造轮子，早期的学习就会给你提供很大的帮助。

.o和库是如何链接的（静态链接和动态链接）

动态库文件和静态库文件

在Linux中： .so(动态库) .a(静态库)
命名规则：libname.so.XXX
在windows中：.dll(动态库) .lib(静态库)

在Linux中，通过 ls /usr/lib64/ld-linux-x86-64.so* 可以看到我们的动态库文件

还有之前我们知道其实指令的本质就是可执行程序，所以我们也可以去查看指令所依赖的动态库，我们会发现大部分都是用C的库

静态库的文件默认是没有安装的，需要通过以下指令去手动安装

C静态库：sudo yum install -y glibc-static

C++静态库：sudo yum install -y libstdc++-static

动态库和静态库理解

1. 假设我们考上了一所高中，这里不让上网，但是你是一个喜欢打游戏的人，你通常会将打游戏这件事列入到自己每天的计划表中，而你的学校附近恰好有一个网吧，你在将计划进行到规定时间的时候就会翻墙出去上网，然后再回来。

自己的计划表——可执行程序
学校——编译器
网吧——动态库
网吧里的电脑——库文件

也就是说当程序执行到某个地方时，他会跳出到动态库继续执行，然后再回来，这个过程就是动态链接。

2. 假设有一天网吧老板突然被举报，并且没有营业执照而被迫查封，这个时候我的计划就无法如期进行了，并且影响的不只是你，还有学校其他喜欢打游戏的人！

所以动态库不能缺失！！一旦缺失影响的不仅仅是一个程序，而是多个程序都会崩溃！

3. 突然有一天学校允许学生上网了，这个时候网吧老板捕捉到了商机，把网吧的电脑搬出来开了一家二手电脑专卖店，然后喜欢打游戏的同学都过来购买了电脑了！！

二手电脑专卖店——静态库

二手电脑——库文件

也就是说，静态库进行静态链接的时候，会将自己的方法拷贝到目标程序中，该程序以后不用再依赖静态库！！

4. 有一天那个老板又被举报查封了，但是这个时候学校里的学生却没有感到伤心，因为大家都有自己的电脑了，店查不查封对他们没什么影响。

所以静态链接的程序并不依赖静态库，即使静态库丢失了程序也可以正常运行！

控制链接方式的选择

当我们不做限制时，会默认使用动态链接。我们可以使用file指令进行查看。

其次，我们还可以使用ldd指令查看动态链接的可执行文件所依赖的库。

（图中的/lib64/libc.so.6就是当前云服务器当中的C标准库）。

虽然gcc和g++默认采用的是动态链接，但如果我们需要使用静态链接，带上-static选项即可。

如果没有-static，默认编译可能会出现三种情况：动态链接->静态链接->报错。而有了static，就会去掉第一种情况，即静态链接->报错

gcc helloworld.c -o helloworld_s -static

此时生成的可执行文件就是静态链接的了。

我们可以查看源代码相同，但链接方式不同而生成的两个可执行程序test和test_s的大小。

这也证明了动态链接比较节省空间，而静态链接比较浪费空间。

动态链接和静态链接的优缺点

动态库：

优点：动态库是共享库，可以有效节省资源（磁盘空间、内存空间、网络空间）
缺点：动态库一旦缺失，所有的程序将无法运行

静态库：

优点：不依赖库，程序可以独立运行
缺点：体积大，消耗资源

一般来说，我们在实际应用中更倾向于使用动态链接，因为体积大所带来的影响是很大的，比方说你下个游戏要1G，但是用静态链接可能就需要上百G，所以无论是我们还是Linux默认，都是会尽量选择动态链接。

Linux调试器 - gdb

gdb使用须知

程序发布方式：
1、debug版本：程序本身会被加入更多的调试信息，以便于进行调试。
2、release版本：不会添加任何调试信息，是不可调试的。

在Linux当中gcc/g++默认生成的可执行程序是release版本的，是不可被调试的。如果想生成debug版本，就需要在使用gcc/g++生成可执行程序时加上-g选项。

对同一份源代码分别生成其release版本和debug版本的可执行程序，并通过ll指令可以看到，debug版本发布的可执行程序的大小比release版本发布的可执行程序的大小要大一点，其原因就是以debug版本发布的可执行程序当中包含了更多的调试信息。

gdb命令汇总

【进入gdb】
指令： gdb 文件名

【调试】
1）「run/r」：运行代码（启动调试）。
2）「next/n」：逐过程调试。
3）「step/s」：逐语句调试。
4）「until 行号」：跳转至指定行。
5）「finish」：执行完当前正在调用的函数后停下来（不能是主函数）。
6）「continue/c」：运行到下一个断点处。
7）「set var 变量=x」：修改变量的值为x。

【显示】
1）「list/l n」：显示从第n行开始的源代码，每次显示10行，若n未给出则默认从上次的位置往下显示.。
2）「list/l 函数名」：显示该函数的源代码。
3）「print/p 变量」：打印变量的值。
4）「print/p &变量」：打印变量的地址。
5）「print/p 表达式」：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值。
6）「display 变量」：将变量加入常显示（每次停下来都显示它的值）。
7）「display &变量」：将变量的地址加入常显示。
8）「undisplay 编号」：取消指定编号变量的常显示。
9）「bt」：查看各级函数调用及参数。
10）「info/i locals」：查看当前栈帧当中局部变量的值。

【断点】
1）「break/b n」：在第n行设置断点。
2）「break/b 函数名」：在某函数体内第一行设置断点。
3）「info breakpoint/b」：查看已打断点信息。
4）「delete/d 编号」：删除指定编号的断点。
5）「disable 编号」：禁用指定编号的断点。
6）「enable 编号」：启用指定编号的断点。

【退出gdb】
1）「quit/q」：退出gdb。

Linux项目自动化构建工具 - make/Makefile

为什么我们会需要自动化构建工具？

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。

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

依赖关系和依赖方法

在使用make/Makefile前我们首先应该理解各个文件之间的依赖关系以及它们之间的依赖方法。

依赖关系： 文件A的变更会影响到文件B，那么就称文件B依赖于文件A。

例如，test.o文件是由test.c文件通过预处理、编译以及汇编之后生成的文件，所以test.c文件的改变会影响test.o，所以说test.o文件依赖于test.c文件。

依赖方法： 如果文件B依赖于文件A，那么通过文件A得到文件B的方法，就是文件B依赖于文件A的依赖方法。(就是二者通过什么方法联系起来的)

例如，test.o依赖于test.c，而test.c通过gcc -c test.c -o test.o指令就可以得到test.o，那么test.o依赖于test.c的依赖方法就是gcc -c test.c -o test.o。

多文件编译

当你的工程当中有多个源文件的时候，应该如何进行编译生成可执行程序呢？

首先，我们可以直接使用gcc指令对多个源文件进行编译，进而生成可执行程序。

gcc -o 输出文件名 源文件

但进行多文件编译的时候一般不使用源文件直接生成可执行程序，而是先用每个源文件各自生成自己的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序。

原因：

若是直接使用源文件生成可执行程序，那么其中一个源文件进行了修改，再生成可执行程序的时候就需要将所以的源文件重新进行编译链接。
而若是先用每个源文件各自生成自己的二进制文件，那么其中一个源文件进行了修改，就只需重新编译生成该源文件的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序即可。

注意： 编译链接的时候不需要加上头文件，因为编译器通过源文件的内容可以知道所需的头文件名字，而通过头文件的包含方式（“尖括号”包含和“双引号”包含），编译器可以知道应该从何处去寻找所需头文件。

但是随着源文件个数的增加，我们每次重新生成可执行程序时，所需输入的gcc指令的长度与个数也会随之增加。这时我们就需要使用make和Makefile了，这将大大减少我们的工作量。

步骤一： 在源文件所在目录下创建一个名为Makefile/makefile的文件。

步骤二： 编写Makefile文件。

Makefile文件最简单的编写格式是，先写出文件的依赖关系，然后写出这些文件之间的依赖方法，依次写下去。

在 Makefile 中，命令行必须以制表符（Tab）开头，而不是空格。

我们会发现这个过程其实有点像是函数调用，特别像递归，形成了makefile的自动推导

所以其实我们乱序也可以，因为他会自己去找，如果找不到就会报错。

编写完毕Makefile文件后保存退出，然后在命令行当中执行make指令便可以生成可执行程序，以及该过程产生的中间产物。

Makefile文件的简写方式：

$@：表示依赖关系中的目标文件（冒号左侧）。
$^：表示依赖关系中的依赖文件列表（冒号右侧全部）。
$<：表示依赖关系中的第一个依赖文件（冒号右侧第一个）。

例如以上Makefile文件可以简写为：

说明： gcc/g++携带-c选项时，若不指定输出文件的文件名，则默认输出文件名为xxx.o，所以这里也可以不用指定输出文件名

make原理

make会在当前目录下找名字为“Makefile”或“makefile”的文件。
如果找到，它会找文件当中的第一个目标文件，在上面的例子中，它会找到mytest这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
如果mytest文件不存在，或是mytest所依赖的后面的test.o文件和main.o文件的文件修改时间比mytest文件新，那么它就会执行后面的依赖方法来生成mytest文件。
如果mytest所依赖的test.o文件不存在，那么make会在Makefile文件中寻找目标为test.o文件的依赖关系，如果找到则再根据其依赖方法生成test.o文件（类似于堆栈的过程）。
当然，你的test.c文件和main.c文件是存在的，于是make会生成test.o文件和main.o文件，然后再用test.o文件和main.o文件生成最终的mytest文件。
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。
在寻找的过程中，如果出现错误，例如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错。

项目清理

在我们每次重新生成可执行程序前，都应该将上一次生成可执行程序时生成的一系列文件进行清理，但是如果我们每次都手动执行一系列指令进行清理工作的话，未免有些麻烦，因为每次清理时执行的都是相同的清理指令，这时我们可以将项目清理的指令也加入到Makefile文件当中。

想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，但我们可以显示要make执行。

注：一般将这种clean的目标文件设置为伪目标，用.PHONY修饰，伪目标的特性是：总是被执行。

为什么make执行前面的，而make clean执行后面的呢？

原因就是因为，如果make没有指定的话，默认就是从第一行开始扫描到第一个make就执行，所以建议将编译的工作放到最前面，然后把清理的工作写到后面！！

为什么不会允许多次make呢？？（重点）

我们会发现我们make一次之后，就不然我们继续make了。这是为啥呢？

为了提高编译效率！如果我们的文件相较于之前没有发生过任何的变化，那么就不能进行make（因为系统觉得没必要，纯属浪费时间），如果相较于之前的内容有更新过，那么就会重新形成一次新的可执行程序覆盖掉。

那么我们的系统究竟是如何做到判断这个文件是否被更新过呢？？难道是将文件扫描一遍？？显然不现实。其原理如下：

首先，可执行程序一定是由源文件形成的，所以源文件的最近修改时间一定比可执行程序的最近时间要老——>推到得出，如果我们的源文件的最近修改文件比可执行程序时间新，那么就说明这个文件被修改过！！！

总结：只需要比较可执行程序的时间和源文件的最近修改时间即可!

.exe比.c老，说明被修改过，需要重新编译
.exe比.c新，说明没有被修改过，就不需要重新编译（提高了编译效率！）

stat指令

stat指令是查看文件或者文件系统的详细信息

Access表示访问时间，任何增删查改都算访问操作

Modify表示修改文件内容的时间

Change表示修改文件属性的时间

按道理来说，Access的修改频率应该是最高的，但有些时候是无意义的，并且由于磁盘是属于外部设备，如果频繁访问的话，效率是极低的，所以在设计的时候，Access的时间其实是取决于另外两个时间的！！

（1）当仅读取或者访问文件文件时，只有Access会改变

（2）当修改文件内容时，Modify（文件内容）和Change（文件大小）都会改变，Access不一定改变

（3）当修改文件权限属性时，只有Change会改变