03.【Linux系统编程】基础开发工具1（yum软件安装、vim编辑器、编辑器gcc/g++）

[1. 软件包管理器](#1. 软件包管理器)

[1.1 什么是软件包](#1.1 什么是软件包)

[1.2 Linux软件生态](#1.2 Linux软件生态)

[1.3 yum具体操作](#1.3 yum具体操作)

[1.3.1 查看软件包](#1.3.1 查看软件包)

[1.3.2 安装软件](#1.3.2 安装软件)

[1.3.3 卸载软件](#1.3.3 卸载软件)

[1.3.4 注意事项(测试网络)](#1.3.4 注意事项(测试网络))

[1.3.5 yum指令集总结](#1.3.5 yum指令集总结)

[1.4 yum源目录、安装源](#1.4 yum源目录、安装源)

[2. Vim编辑器的使用](#2. Vim编辑器的使用)

[2.1 Linux编辑器-vim使用](#2.1 Linux编辑器-vim使用)

[2.2 vim的基本概念](#2.2 vim的基本概念)

[2.3 vim基本操作](#2.3 vim基本操作)

[2.3.1 模式切换](#2.3.1 模式切换)

[2.3.2 正常模式命令集](#2.3.2 正常模式命令集)

[2.3.3 末行模式命令集](#2.3.3 末行模式命令集)

[2.3.4 其他模式命令集（批量添加/删除）](#2.3.4 其他模式命令集（批量添加/删除）)

[2.3.5 补充命令](#2.3.5 补充命令)

[3. 编译器gcc/g++](#3. 编译器gcc/g++)

[3.1 gcc编译](#3.1 gcc编译)

[3.1.1 预处理(进行宏替换)](#3.1.1 预处理(进行宏替换))

[3.1.2 编译（生成汇编）](#3.1.2 编译（生成汇编）)

[3.1.3 汇编（生成机器可识别代码）](#3.1.3 汇编（生成机器可识别代码）)

[3.1.4 链接（生成可执行文件或库文件）](#3.1.4 链接（生成可执行文件或库文件）)

[3.2 动态链接和静态链接](#3.2 动态链接和静态链接)

[3.3 静态库和动态库](#3.3 静态库和动态库)

[3.4 条件编译用途，为什么C/C++编译时要转汇编](#3.4 条件编译用途，为什么C/C++编译时要转汇编)

[3.5 gcc其他常用选项（了解）](#3.5 gcc其他常用选项（了解）)

1. 软件包管理器

1.1 什么是软件包

Linux安装软件的三种方式：

下载到程序的源代码, 并进行编译, 得到可执行程序.
".rpm"文件，一种软件包格式，这种格式的文件扩展名通常是 .rpm。它包含了编译好的软件二进制文件、配置文件、文档以及安装/卸载脚本。（不包含软件依赖）
包管理器（推荐），会分析软件依赖关系，并自动从软件仓库下载并安装所有必需的依赖包。

•Centos： yum(Yellow dog Updater, Modified)是Linux下非常常用的一种包管理器. 主要应用在Fedora,RedHat, Centos等发行版上.

• Ubuntu：主要使用apt（Advanced Package Tool）作为其包管理器。apt同样提供了自动解决依赖关系、下载和安装软件包的功能。

注意：安装软件需要root权限。

1.2 Linux软件生态

1. Linux下载软件的过程（Ubuntu、Centos、other）

2. 操作系统的好坏评估--- 生态问题

3. 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？

|-----------|------------------|------------------|
| 驱动方 | 主要动机 | 获得回报 |
| 个人开发者 | 理想主义、解决自身需求、获得声誉 | 名誉、技术提升、更好的就业机会 |
| 开源社区 | 协作精神、互利共赢 | 更好的软件、强大的生态 |
| 商业公司 | 构建生态、降低行业成本、制定标准 | 销售增值服务、支持服务、托管服务 |
| 云服务商 | 吸引用户使用其高利润的云平台 | 丰厚的云服务收入（远超带宽成本） |

所以，这并非纯粹的利他主义。这是一个精心设计的、多方共赢的生态系统：个人获得名誉，企业获得人才和创新，公司获得利润，社会获得技术进步。免费提供软件和下载，只是这个庞大生态系统得以运转的"入门成本"和"流量入口"。

4. 软件包依赖的问题

5. 国内镜像源

1.3 yum具体操作

1.3.1 查看软件包

通过 yum list 命令可以罗列出当前一共有哪些软件包. 由于包的数目可能非常之多, 这里我们需要使用grep 命令只筛选出我们关注的包. 例如:

bash 复制代码

# Centos，yum list加grep寻找lrzsz
yum list | grep lrzsz
# lrzsz.x86_64 0.12.20-36.el7 @base

# 注意事项:
# 软件包名称: 主版本号.次版本号.源程序发行号-软件包的发行号.主机平台.cpu架构.
# "x86_64" 后缀表示64位系统的安装包, "i686" 后缀表示32位系统安装包. 选择包时要和系统匹配.
# "el7" 表示操作系统发行版的版本. "el7" 表示的是 centos7/redhat7. "el6" 表示 centos6/redhat6.
# 最后一列, base 表示的是 "软件源" 的名称, 类似于 "小米应用商店", "华为应用商店" 这样的概念.

1.3.2 安装软件

通过 yum, 我们可以通过很简单的一条命令完成 lrzsz的安装.

bash 复制代码

# Centos
# sudo yum install -y [软件名]
$ sudo yum install -y lrzsz

# Ubuntu
$ sudo apt install -y lrzsz

# yum/apt 会自动找到都有哪些软件包需要下载, 这时候敲 "y" 确认安装.
# 出现 "complete" 字样或者中间未出现报错, 说明安装完成.
# 注意事项:
# 安装软件时由于需要向系统目录中写入内容, 一般需要 sudo 或者切到 root 账户下才能完成.
# yum/apt安装软件只能一个装完了再装另一个. 正在yum/apt安装一个软件的过程中, 如果再尝试用yum/apt安装另外一个软件, yum/apt会报错.

1.3.3 卸载软件

bash 复制代码

# Centos
sudo yum remove [-y] lrzsz

# Ubuntu
sudo apt remove [-y] lrzsz

1.3.4 注意事项(测试网络)

关于 yum / apt 的所有操作必须保证主机(虚拟机)网络畅通!!!

可以通过 ping 指令验证

bash 复制代码

ping www.baidu.com

1.3.5 yum指令集总结

|---------------|-----------------------------|
| 指令 | 功能 |
| yum install | 安装软件包 |
| yum list | 列出所有可供安装的软件包 |
| yum search | 搜索包含指定关键字的软件包 |
| yum remove | 写在指定的软件包 |
| yum makecache | 将软件包信息缓存到本地 |
| yum search | 用于在搜索包含有指定关键字的软件包 |
| yum clean all | 清理老旧的缓存信息 |
| yum update | 升级所有包同时，也升级软件和系统内核 |
| yum upgrade | 只升级所有包，不升级软件和系统内核，软件和内核保持原样 |

1.4 yum源目录、安装源

Cetnos 安装源路径：

bash 复制代码

# /etc/yum.repos.d/ 目录下存放的.reps文件就是是各种应用下载源
$ ll /etc/yum.repos.d/
total 16
-rw-r--r-- 1 root root 676 Oct 8 20:47 CentOS-Base.repo # 标准源
-rw-r--r-- 1 root root 230 Aug 27 10:31 epel.repo # 扩展源

# 安装扩展源，方便课堂演示
# $ sudo yum install -y epel-release

2. Vim编辑器的使用

2.1 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。我们课堂上，统一按照vim来进行讲解。

2.2 vim的基本概念

vim三种基础的模式分别是普通模式（Normal 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：

• 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 lastline mode

• 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。

• 末行/底行模式(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（应该一共有12种模式:six BASIC modes和six ADDITIONAL modes.）

2.3 vim基本操作

2.3.1 模式切换

|-------------------|------------|
| 功能 | 指令 |
| 进入vim（默认正常模式） | vim test.c |
| 正常模式→插入模式 | a 或 i 或 o |
| 插入模式→正常模式 | Esc |
| 正常模式→末行模式 | shift+； |
| 末行模式退出/保存文件指令 ||
| 保存 | w |
| 保存并退出 | wq |
| 不存强制退出 | q! |

2.3.2 正常模式命令集

|-------------|------------|-------------------------------------------------------------------|
| 功能 | 命令 | 具体功能 |
| 正常→插入模式 | i | 从光标当前位置开始输入文件； |
| 正常→插入模式 | a | 从目前光标所在位置的下一个位置开始输入文字； |
| 正常→插入模式 | o | 插入新的一行，从行首开始输入文字。 |
| 移动光标 | h\j\k\l | 「h」「j」「k」「l」，分别控制光标左、下、上、右移一格。（光标移动可以带数字#[n]） |
| | G | 移动到文章的最后 |
| | $ | 移动到光标所在行的"行尾" |
| | ^ | 移动到光标所在行的"行首" |
| | w | 光标跳到下个单词的开头（可带数字） |
| | e | 光标跳到下个单词的字尾（可带数字） |
| | b | 光标回到上个单词的开头（可带数字） |
| | #l | 光标移到该行的第#个位置，如：5l,56l |
| | gg | 进入到文本开始 |
| | shift+g | 进入文本末端 |
| | Ctrl+b | 屏幕往"后"移动一页 |
| | Ctrl+f | 屏幕往"前"移动一页 |
| | Ctrl+u | 屏幕往"后"移动半页 |
| | Ctrl+d | 屏幕往"前"移动半页 |
| 删除/剪切 | x | 每按一次，删除光标所在位置的一个字符 |
| 删除/剪切 | #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 |
| 删除/剪切 | X | 大写的X，每按一次，删除光标所在位置的"前面"一个字符 |
| 删除/剪切 | #X | 例如，「20X」表示删除光标所在位置的"前面"20个字符 |
| 删除/剪切 | dd | 删除光标所在行 |
| 删除/剪切 | #dd | 从光标所在行开始删除#行 |
| 复制 | yw | 将光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区中。 |
| 复制 | #yw | 复制#个字符到缓冲区 |
| 复制 | yy | 复制光标所在行到缓冲区。 |
| 复制 | #yy | 例如，「6yy」表示拷贝从光标所在的该行"往下数"6行文字。 |
| 复制 | 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。（可带数字，粘贴n次） |
| 替换模式 | r | 替换光标所在处的字符。 |
| 替换模式 | R | 替换光标所到之处的字符，直到按下「ESC」键为止。 |
| 更改 | cw | 更改光标所在处的字到字尾处 |
| 更改 | c#w | 例如，「c3w」表示更改3个字 |
| 查找 | shift+3=# | 选中单词 |
| 查找 | n | 逆向查找，N正向查找 |
| 跳至指定的行 | Ctrl+g | 列出光标所在行的行号。 |
| 跳至指定的行 | #G | 例如，「15G」，表示移动光标至文章的第15行首。（也可使以小写模式的shift+g） |
| 大小写切换 | shift+~ | 大小写切换 |
| 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。 |
| 撤销上一次操作 | Ctrl+r | 撤销的恢复 |

2.3.3 末行模式命令集

|------------------------------------|--------------|--------------------------------------------------------------------------------|
| 功能 | 命令 | 具体功能 |
| 正常→末行模式 | Esc→: | 先Esc进入正常模式，shift+; 进入末行模式 |
| 列出行号 | set nu | 输入「set nu」后，会在文件中的每一行前面列出行号。 |
| 取消行号 | set nonu | 取消行号 |
| 按行号跳转 | # | 「#」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。 |
| 查找 | /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。 |
| 保存文件 | w | 在冒号后输入字母「w」就可以将文件保存起来 |
| 离开vim（ 在wq、w、q后面跟!可以强制执行。） | 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（ 在wq、w、q后面跟!可以强制执行。） | 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。 |
| 命令行模式 | ! | 在 ! 后面直接输入命令，可以在vim中执行命令行操作。 |
| 批量替换 | %s/src/dst/g | 将src字串替换为dst；s是substitute的缩写；%是指整个文件，不加%默认当前行；/g全局替换（一行内所有匹配项）不加 g 则只换每行的第一个。 |
| 分屏操作 | vs new_src | 分屏给new_src |
| 分屏操作 | Ctrl+ww | 切换分屏（正常模式下执行） |

2.3.4 其他模式命令集（批量添加/删除）

1. 视图模式（批量添加/删除）

|----------------------------|-----------|
| 1. 正常模式→视图模式 | Ctrl+v |
| 2. 移动光标，选中区域 | 同正常模式 |
| 3.1 批量添加 | |
| 视图模式→（特殊）插入模式 | shift+i=I |
| 在光标所在行添加内容 | |
| 按下Esc键退出，则在光标选中的所有区域添加相同内容 | |
| 3.2 批量删除 | |
| 按d删除选中区域内容 | |

2. 替换模式

|----------|---|------------------------------------------|
| 替换模式 | r | 替换光标所在处的字符。 |
| 替换模式 | R | 替换光标所到之处的字符，直到按下「ESC」键为止。（也可用小写的shift+r） |

2.3.5 补充命令

1. 打开时指定光标位置

bash 复制代码

# 打开文件并让光标跳转到15行
vim test.c +15

2.执行上一次带#的操作

bash 复制代码

!v
#执行上一次vim test.c +15的操作，直接打开

3. 编译器gcc/g++

编译流程的四个步骤：

预处理（进行宏替换/去注释/条件编译/头文件展开等)
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)

3.1 gcc编译

gcc编译格式

bash 复制代码

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

单文件编译

bash 复制代码

# 两种格式都可以
gcc code.c -o code

gcc -o code code.c

多文件编译

bash 复制代码

gcc main.c code1.c code2.c -o code
# 将main.c code1.c code2.c编译生成一个code文件

# 两种写法都可以
gcc -o code  main.c code1.c code2.c

3.1.1 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。

bash 复制代码

#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。

3.1.2 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。

bash 复制代码

#实例: 
gcc --S hello.i --o hello.s

# 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。

3.1.3 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

bash 复制代码

# 实例:
gcc --c hello.s --o hello.o
# •读者在此可使用选项"-c"就可看到汇编代码已转化为".o"的二进制目标代码了

# 补：不指定目标文件，会生成同名.o文件
gcc -c code.c

3.1.4 链接（生成可执行文件或库文件）

bash 复制代码

# 实例
gcc hello.o --o hello

3.2 动态链接和静态链接

简单来讲：静态链接是将库中实现好的方法拷贝到我们的程序中执行。动态链接是找到库中方法的地址，跳转到库中执行方法，之后跳转回来。静态链接实际是拷贝，动态链接实际是寻址。

1. 静态链接

实际开发中，程序由多个源文件（.c）组成，它们相互调用，存在依赖关系。每个 .c 文件都会独立编译成目标文件（.o），静态链接负责把这些 .o 文件"打包"成一个完整的可执行程序。（注意：1.打包的是编译好的二进制目标代码.o文件；2.按需打包，只提取使用了的函数所在的目标文件；3.静态库只有在链接的时候有用，一旦形成可执行程序，静态库可以不再需要）

缺点：

浪费空间：如果多个程序都用了同一个函数（如 printf），那么每个程序里都会有一份这个函数的完整代码副本，导致磁盘和内存中存在多份重复内容。
更新困难：一旦库代码有更新，所有依赖它的程序都必须重新编译链接才能生效。

优点：

部署简单，运行快：因为可执行程序自成一体，无需外部依赖，直接就能运行。

2. 动态链接

动态链接的出现解决了静态链接中提到问题。动态链接的基本思想是把程序按照模块拆分成各个相对独立部分，在程序运行时才将它们链接在一起形成一个完整的程序，而不是像静态链接一样把所有程序模块都打包，形成一个单独的可执行文件。(动态链接在编译阶段向对应位置写入需要执行的方法的地址，运行时根据地址跳转到动态库对应位置执行对应的方法)

动态链接其实远比静态链接要常用得多。比如我们查看下hello 这个可执行程序依赖的动态库，会发现它就用到了一个c动态链接库

bash 复制代码

$ ldd hello
    linux-vdso.so.1 => (0x00007fffeb1ab000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007ff776af5000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007ff776ec3000)

# ldd 用来查看程序或者库文件所依赖的共享库列表。

3. 动静态链接对比：

动态库形成的可执行程序体积一定很小
可执行程序对静态库的依赖度小，而动态库不能缺失
程序运行，需要加载到内存，静态链接的，会在内存中出现大量的重复代码
动态链接，比较节省内存和磁盘资源。

4. 为什么要汇编生成.o文件

动静态库的本质是打包起来的.o文件。所以在整个编译过程要进行汇编生成.o文件，然后使我的.o文件和动静态库中的.o文件链接生成可执行程序。

3.3 静态库和动态库

库是一套方法或者数据集，为我们开发提供最基本的保证（基本接口，功能，加速我们二次开发）

动静态库的本质是打包起来的.o文件。

• 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。静态库后缀名一般为".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。

bash 复制代码

# file可以查看文件是动态链接还是静态链接
$ file code
#code: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=e8625d13488f2780664671d6e3802e4c0e08abe3, not stripped
# dynamically linked (uses shared libs)
# 动态链接（使用共享库）

补：一般我们的云服务器，C/C++的静态库并没有安装，可以采用如下方法安装

bash 复制代码

# Centos
# 安装C静态库
sudo yum install glibc-static

# 安装C++静态库
sudo yum install libstdc++-static

3.4 条件编译用途，为什么C/C++编译时要转汇编

1. 条件编译的用途

软件进行专业度，收费情况进行区分（业务），使用条件编译，可以进行代码动态裁剪
内核源代码也是采用条件编译进行代码裁剪
开发工具，应用软件。

2. 为什么C/C++编译，要先变成汇编。

没出现C之前：汇编语言 → 二进制

出现了C之后：C语言 → 汇编语言 → 二进制（复用之前汇编转二进制，使得C只需要完成C转汇编，实现更简单）

3.5 gcc其他常用选项（了解）

|------------------|-------------------------------------------|
| 选项 | 功能 |
| -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。 |