Linux高并发服务器（二）-系统编程入门 Linux系统编程入门 一、Linux开发环境的搭建 01/工具 安装LINUX系统（虚拟机、云服务器） 安装VMware Workstation（提取文件；sudo运行.pl文件）安装ssh服务端sudo apt install openssh-server安装ifconfig查询IPsudo apt install net-toolsens33默认网卡名称oafz@oafz第一个是用户名，第二个是主机名 安装XSHELL、XFTP（远程连接） 安装VScode 配置远程信息： 主机名称Host Ubuntu-18IP地址HostName用户名User 配置免密登录： 在本机和LINUX下生成公钥、私钥ssh-keygen -t rsa,Linux的公钥和私钥默认生成到~/.ssh下发送公钥ssh-copy-id（暂时不能使用）在Linux上创建authorized-keys文件，将公钥拷入并保存 二、GCC介绍 01/什么是GCC GCC原名GNU C语言编译器（GNU C Compiler）GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU开发的编程语言译器。 包括C/C++/Objective-C/Java/Ada/Go前端，也包括这些语言的库（如libstdc++、libgcj等） GCC不仅支持C的许多‘方言’，也可以区分不同的C语言标准；可以使用命令行选项来控制编译器在翻译源代码时应该遵循哪个C标准。例如，当使用命令行参数-std=c99启动GCC时，编译器支持C99标准安装命令sudo apt install gcc/g++(版本>4.8.5,支持C++11)查看版本gcc/g++ -v/--version 02/GCC工作流程 03/gcc和g++的区别 gcc和g++都是GNU（组织）的一个编译器误区一：gcc只能编译c代码，g++只能编译c++代码。两者都可以，注意： 后缀为.c的，gcc把它当作是C程序，而g++当作是C++程序后缀为.cpp的，两者都会认为是C++程序，C++的语法规则更加严谨一些编译阶段，g++会调用gcc，对于C++代码，两者是等价的，但是因为gcc命令不能自动和C++程序使用的库链接，所以通常用g++来完成链接，为了统一，干脆编译/链接都用g++了，这就给人一种错觉，好像cpp程序只能用g++似的 误区二：gcc不会定义__cplusplus宏，而g++会 实际上，这个宏只是标志着编译器将会把代码按C还是C++语法来解释如上所述，如果后缀为.c，并采用gcc编译器，则该宏就是未定义的，否则，就是已定义的。 误区三：编译只能为gcc，链接只能用g++ 严格来说，这句话不算错误，但它混淆了概念，应该这样说：编译可以用gcc/g++，而链接可以用g++或gcc -lstdc++gcc命令不能自动和C++程序使用的库链接，所以通常使用g++来完成链接。但在编译阶段，g++会自动调用gcc，二者等价 04/GCC编译常用参数 gcc编译选项说明-E预处理指定的源文件，不进行编译-S编译指定的源文件，但是不进行汇编-c编译、汇编指定的源文件，但是不进行链接-o将文件编译成可执行文件-I directory指定include包含文件的搜索目录-g在编译的时候，生成调试信息，该程序可以被调试器调试-D在程序编译的时候，指定一个宏—相当于define，用于进行调试-w不生成任何警告信息-wall生成警告信息-Onn的取值范围：0~3，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优化级别最高防止反汇编-l在程序编译时，指定使用的库-L指定编译时，搜索库的路径-fPIC/-fpic生成与位置无关的代码-shared生成共享目标文件，通常用在建立共享库时-std指定C方言，如：-std=c99，gcc默认的方言是GNU C 三、静态库和动态库 01/什么是库 库文件是计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成一种代码仓库，它提供给使用者一些可以拿来用的变量、函数或类库是特殊的一种程序，编写库的程序和编写一般的程序区别不大，只是库不能单独运行。静态库和动态库（共享库）的区别：静态库在程序的链接阶段被复制到了程序中；动态库在链接阶段没有被复制到程序中，而是程序在运行时有系统动态加载到内存中供程序调用库的好处：1.代码保密；2.方便部署和分发 02/静态库的制作 命名规则： Linux: libxxx.a lib: 前缀（固定） xxx: 库的名字，自己起 .a: 后缀（固定） Windows: libxxx.lib 静态库的制作： gcc获得.o文件将.o文件打包，使用ar工具archive ar rcs libxxx.a xxx.o xxx.o r - 将文件插入备存文件中 c - 建立备存文件 s - 索引 静态库的使用 gcc main.c -o app -I 头文件目录 -l 库的名称 -L 库的位置 静态库的优点和缺点 优点： 静态库被打包到应用程序中加载速度快 发布程序无需提供静态库，移植方便 缺点： 消耗系统资源，浪费内存 更新、部署、发布麻烦 03/动态库（共享库）的制作 命名规则： Linux: libxxx.so–在Linux下是个可执行文件 lib: 前缀（固定） xxx: 库的名字，自己起 .so: 后缀（固定） Windows: libxxx.dll 动态库的制作： gcc得到.o文件，得到和位置无关的代码gcc -c -fpic/-FPIC a.c b.cgcc得到动态库gcc -shared a.o b.o -o libcalc.so 动态库的使用： gcc main.c -o main -I include/ -L 动态库路径 -l calc 动态库加载失败的原因：（工作原理） 静态库：GCC进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中动态库：GCC进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行程序中程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过ldd 可执行程序（list dynamic dependencies）命令检查动态库依赖关系如何定位共享文件呢？ 当系统加载可执行代码时，能够知道其所依赖的库的名字，但还需要知道绝对路径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。对于elf格式的可执行程序，是有ld-linux.so来完成的，它先后搜索elf文件的DT_RPATH段–>环境变量LD_LIBRARY_PATH–>/etc/ld.so.cache文件列表–>/lib/,/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存 解决动态库加载失败的问题 方法一：配置环境变量LD_LIBRARY_PATH： env查看所有环境变量echo $LD_LIBRARY_PATH查看某一个环境变量export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:路径设置环境变量（临时） $获取环境变量；:分割环境变量 vim ~/.bashrc设置环境变量（用户级） . .bashrc或source .bashrc使环境变量生效 sudo vim /etc/profile设置环境变量（系统级） . /etc/profile或source /etc/profile使环境变量生效 方法二：修改/etc/ld.so.cache文件列表 使用vim /etc/ld.so.conf添加路径，然后使用sudo ldconfig生效 方法三：将动态库文件放到/lib/或/usr/lib目录下 动态库的优缺点 优点： 可以实现进程间资源共享（共享库） 更新、部署、发布简单 可以控制何时加载动态库 缺点： 加载速度比动态库慢 发布程序时需要提供依赖的动态库 四、Makefile 01/什么是Makefile 一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，Makefile文件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，甚至更复杂的功能操作，就像shell脚本一样，也可以执行操作系统的命令。Makefile好处是“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，提高开发效率。 make是一个解释Makefile文件中指令的命令工具。sudo apt install make 02/命名 makefile / Makefile 03/一个规则 目标:依赖 （一个tab缩进）Shell命令 如：add.o:add.c (一个tab缩进) gcc -Wall -g -c add.c -o add.o 目标：最终要生成的目标文件（伪目标除外） 依赖：目标文件由哪些文件生成 命令：通过执行该命令由依赖文件生成目标 ALL:a.out #ALL–>指定终极目标 Makefile中的其它规则一般都是为第一条规则服务的（如果第一条规则没有包含某个子规则，那么子规则不会执行） app:sub.c add.c mult.c div.c main.c gcc sub.c add.c mult.c div.c main.c -o app 04/工作原理 命令在执行之前，检查规则中的依赖条件是否存在 如存在，执行命令如不存在，向下检查其它规则，检查有没有一个规则是用来生成这个依赖的，如果找到了，则执行改规则中命令 检查更新，在执行规则中的命令时，会比较目标和依赖文件的时间 如果依赖的时间比目标的时间晚，需要重新生成目标如果依赖的时间比目标的时间早，目标不需要更新，对应规则中的命令不需要被执行 #比第一种效率高：不会将每个文件都重新编译，只会重新链接 app:sub.o add.o mult.o div.o main.o gcc sub.o add.o mult.o div.o main.o -o app sub.o:sub.c gcc -c sub.c -o sub.o add.o:add.c gcc -c add.c -o add.o mult.o:mult.c gcc -c mult.c -o mult.o div.o:div.c gcc -c div.c -o div.o main.o:main.c#会比较main.o和main.c的更新时间 gcc -c main.c -o main.o 05/变量 自定义变量 变量名 = 变量值 var = hello 预定义变量 AR - 归档维护程序的名称，默认值为arCC - C编译器的名称，默认值为ccCXX - C++编译器的名称，默认值为g++ 自动变量（智能类规则的命令中使用） $@ - 目标的完整名称$< - 第一个依赖文件的名称$^ - 所有的依赖文件，如果将该变量应用在模式规则中，它可将依赖条件列表中的依赖依次取出，套用模式规则。 获取变量的值 $(变量名) 06/模式匹配 %.o:%.c %: 通配符，匹配一个字符串两个%匹配同一个字符串 src = sub.o add.o mult.o div.o main.o target = app $(target):$(src) $(CC) $(src) -o $(target) %.o:%.c#这是通过第一条规则向这里查找的 $(CC) -c $< -o $@ 07/函数 $(wildcard PATTERN...) 功能：获取指定目录下指定类型的文件列表参数：PATTERN指的是某个或多个目录下的对应的某种类型的文件，如果有多个目录，一般使用空格间隔返回：得到的若干个文件的文件列表，文件名之间使用空格间隔 $(wildcard *.c ./sub/*.c)返回格式 a.c b.c c.c d.c $(patsubst ,,) 功能：查找中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”、“换行”分隔）是否符合模式，如果匹配的话，则以替换。参数：可以包括通配符%，表示任意长度的子串。如果中也包含%，那么，中的这个%将是中的那个%所代表的子串。（可以用\来转义，以\%来表示真实含义的%字符）返回：函数返回被替换过后的字符串 $(patsubst %.c, %.o, x.c bar.c)返回值格式：x.o bar.o src=$(wildcard ./*.c)#add.c sub.c main.c mult.c div.c obj=$(patsubst %.c, %.o, $(src)) target = app $(target):$(obj) $(CC) $(obj) -o $(target) %.o:%.c $(CC) -c $< -o $@ .PHONY:clean#伪目标：使clean不会当前目录的clean文件比较 clean: rm $(obj) -f#删除生成的.o文件（make clean） 五、GDB调试 01/什么是GDB GDB是由GNU软件系统社区提供的调试工具，同GCC配套组成了一套完整的开发环境，GDB是Linux和许多类UNIX系统中的标准开发环境一般来说，GDB主要帮助你完成四个方面的功能 启动程序，可以按照自定义的要求随心所欲的运行程序可让被调试的程序在所指定的调置的断点处停住（断点可以是条件表达式）当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事可以改变程序，将一个BUG产生的影响修正从而测试其他BUG 02/准备工作 gcc -g -Wall program.c -o program -o在为调试而编译时，我们会关掉编译器的优化选项-o-Wall在尽量不影响程序行为的情况下选项打开所有warning，也可以发现许多问题，避免一些不必要的BUG-g调试选项，在可执行文件中加入源代码的信息，比如可执行文件中第几条机器指令对应源代码的第几行，但并不是把整个源文件嵌入到可执行文件中，所以在调试时必须保证gdb能找到源文件 03/GDB-启动、退出、查看代码 启动和退出 gdb 可执行程序quit 给程序设置参数/获取设置参数 set args 10 20show args GDB使用帮助 help 查看当前文件代码 list/l （从默认位置显示）list/l 行号 （从指定的行显示）list/l 函数名 （从指定的函数显示） 查看非当前文件代码 list/l 文件名:行号list/l 文件名:函数名 设置显示的行数 show list/listsizeset list/listsize 行数 04/GDB命令-断点操作 设置断点 b/break 行号b/break 函数名b/break 文件名:行号b/break 文件名:函数 查看断点 i/info b/break 删除断点 d/del/delete 断点编号 设置断点无效 dis/disable 断点编号 设置断点生效 ena/enable 断点编号 设置条件断点（一般用在循环的位置） b/break 10 if i ==5 05/GDB命名-调试命令 运行GDB程序 start（程序停在第一行）run（遇到断点才停） 继续运行，到下一个断点停 c/continue 向下执行一行代码（不会进入函数体） n/next 变量操作 p/print 变量名（打印变量值）ptype 变量名（打印变量类型） 向下单步调试（遇到函数进入函数体） s/stepfinish（跳出函数体） 自动变量操作（跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值） display num（自动打印指定变量的值）i/info displayundisplay 编号 其它操作 set var 变量名 = 变量值until（跳出循环）r重新调试