Linux开发工具入门(一)：开发三板斧(包管理器，vim，gcc/g++) 以及入门理解动静态库

[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)

[2 编辑器Vim](#2 编辑器Vim)

[2.1 vim命令模式命令集](#2.1 vim命令模式命令集)

[2.2 vim底行模式命令集](#2.2 vim底行模式命令集)

[3 编译器gcc/g++](#3 编译器gcc/g++)

[3.1 预处理](#3.1 预处理)

[3.2 编译](#3.2 编译)

[3.3 汇编](#3.3 汇编)

[3.4 链接](#3.4 链接)

[3.5 知识点](#3.5 知识点)

[3.5.1 如何理解条件编译？条件编译的用途？](#3.5.1 如何理解条件编译？条件编译的用途？)

[3.5.2 为什么C/C++编译，要先变成汇编？](#3.5.2 为什么C/C++编译，要先变成汇编？)

[3.5.3 编译器要用什么语言写呢？先有汇编语言还是先有汇编语言写的编译器？](#3.5.3 编译器要用什么语言写呢？先有汇编语言还是先有汇编语言写的编译器？)

[3.5.4 什么叫做动静态库，什么叫做动静态链接，如何理解](#3.5.4 什么叫做动静态库，什么叫做动静态链接，如何理解)

[3.5.5 动静态库对比](#3.5.5 动静态库对比)

[3.5.6 做验证工作](#3.5.6 做验证工作)

[3.5.7 周边问题](#3.5.7 周边问题)

1 软件包管理器

1.1 什么是软件包

在linux上安装软件通常有三种方式。第一种是使用源码安装；第二种是使用软件包安装；第三种是使用软件包管理器(yum)安装。

源码安装是下载到程序的源代码，并进行编译，得到可执行程序。这样很麻烦，一般都不这样做。

于是有些人就把一些常用的软件提前编译好，做成软件包(可以理解成对应windows上的安装程序)放在一个服务器上。软件包安装现在也基本不使用，现在常用包管理器进行安装。通过包管理器可以方便的获取到编译好的软件包，直接进行安装。

软件包和软件包管理器，就好比App和应用商店的关系。

yum是linux下的一种常用的包管理器，主要应用在Fedora，RedHat，Centos等上；Ubuntu下主要使用apt作为包管理器。

包管理器是使用网络下载软件，然后安装（本质就是拷贝），所以要有root权限，安装到系统里面，只要安装一次，任何人都能使用。为什么会推荐包管理器？因为它会自动给我们解决软件包的依赖问题（一个软件A不能独立运行，需要其他库文件，文件有时又需要其他文件）。

如果没有包管理器，手动安装gcc需要几步？

下载 gcc 源码包
尝试编译 → 报错：缺少 GMP 库
下载 GMP 源码
编译 GMP → 报错：缺少 M4
下载 M4 源码
......

相当麻烦，这就是传说中的"依赖地狱"。

1.2 linux软件生态

如何去评估一款操作系统的好坏？一款操作系统生态好，这款操作系统就算好的操作系统，这其中包括社区，文档，人群，解决问题等方面。

一款操作系统一经发行，吸引的人群有哪些，在这个社区上有没有积累足够多的文档，文档有没有反映出足够多的问题，问题有没有被解决，这些都被称之为操作系统的生态问题。如何理解这个过程呢？

在Centos、Ubuntu等系统有其对应的社区。社区里有活跃的开发者，开发出对应的软件然后将源代码托管到官网或github，然后源码编译形成软件。一个软件可能在多个平台编，上到对应社区平台上，所以会有很多软件。自己的linux中预装yum/apt，通过指令来下载这些软件。

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？

开源，本质是一种商业模式，很多公司会用你社区上的东西，我推出一款操作系统，为了让更多人用我的操作系统，将软件开源。很多公司用你社区上的东西，不想让你倒闭，一旦你用了，就介入了我的因果。

我的机器怎么知道下载链接的呢？

因为操作系统内部内置链接，centos默认内置链接www.centos.org，因为有防火墙，生态在国外，所以就有国人将国外网站镜像过来，同时更改下载链接，就可以下载了。

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，由于包的数量非常多，这里我们使用grep命令筛选出我们关注的包。例如：

复制代码

//找出关键字中包含sl的软件
sudo yum list | grep sl

1.3.2 安装软件

通过yum，可以通过简单的命令完成gcc的安装

复制代码

//centos
sudo yum -y install gcc


//ubuntu
sudo apt -y install gcc

注意事项：

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
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账⼾下才能完成
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

使用命令卸载指定的软件

复制代码

//centos
//强制卸载sl
sudo yum remove -y sl


//ubuntu
sudo apt remove -y sl

使用yum/apt的所有操作需要保证机器网络畅通。

2 编辑器Vim

vim键盘图

这里说明vim的三种模式：命令模式，插入模式，底行模式。进入vim默认是默认模式。想要正常写东西，要从命令模式下切换到插入模式，输入i，切换到插入模式。想退出，按esc，进入命令模式，然后按shift+；，进入底行模式，按wq，保存退出。

2.1 vim命令模式命令集

这里列出一些重点命令

gg：快速回归到光标第一行
shift+g=G：快速定位到结尾
n+shift+g：快速定位第n行
shift+4=$：光标定位到行结尾
shift+6=^：光标定位到行开头
上下左右移动用键盘的上下左右键，或者h：左移，j：下移，k：上移，l：右移
yy：复制
n+yy：复制n行
p：粘贴
n+p：粘贴n行
dd：删除/剪切当前行，然后可以p，粘贴
n+dd：删除n行/剪切n行，然后n+p，重复粘贴n行。
u：撤销历史操作
ctrl+r：撤销u操作
x：删除光标所在位置的字符
n+x：删除n个字符
shift+x：以光标为分界线，光标右侧不动，光标左侧删除。删完后也可p。
shift+v：光标处大小写切换
r：替换光标所在字符
shift+r=R：批量化替换，进入替换模式
ctrl+v：切换到视图模式，然后h j k l进行区域选择，然后shift+i进入插入模式，//进行注释这些行，然后esc回退默认模式，进行快速注释

2.2 vim底行模式命令集

w：保存
q：退出
wq：保存退出
ZZ(大写)：快速退出
set nu：添加行号
set nonu：去掉行号
！+指令：可以在不退出vim时执行指令
/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
?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

3 编译器gcc/g++

格式：

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

我们知道C/C++代码从源代码到可执行文件需要经过预处理，编译，汇编，链接这几个过程，下面就说明这几个过程

3.1 预处理

预处理做了什么？

头文件展开：把头文件的内容原封不动地复制进来
宏替换：例如把#define MAX 100替换成 100
条件编译：处理#ifdef，#ifndef等
删除注释：把//和/* */去掉

选项-E，在预处理结束后，生成.i后缀文件，然后停下来。例如：gcc -E hello.c -o hello.i

选项-o是指目标文件

3.2 编译

预处理过后，就要编译，在这个阶段，gcc要检查代码的规范性，是否有语法错误等，以及确定代码实际要做的工作，在检查无误后，gcc把代码翻译成汇编语言。

选项：-S，作用是只进行编译而不进行汇编。

例如：gcc -S hello.i -o hello.s

3.3 汇编

将汇编代码翻译成机器指令，生成可重定位目标文件（.o文件），此时就是二进制文件了，但是还不能直接运行。

选项：-c，将汇编代码转化为".o"的二进制目标代码了。汇编完成就停下来。

例如：gcc -c hello.s -o hello.o

3.4 链接

把多个目标文件和库**合并成一个可执行文件。**例如：gcc hello.o -o hello。

3.5 知识点

编译多个文件，一般都是用-c选项把源文件统一变成.o文件，然后用gcc code1.o code2.o code3.o......-o code 整体生成一个可执行文件code。

ldd+可执行程序，可以查看可执行程序依赖哪些库

3.5.1 如何理解条件编译？条件编译的用途？

条件编译：#if，#endif；#ifdef，#ifndef。条件编译 是 C/C++ 预处理阶段的一个开关 ------它让你能根据不同的条件，决定哪些代码参与编译，哪些代码被忽略。

用途：

（1）对软件进行专业度，收费情况进行区分(业务层面)，使用条件编译，可以进行代码的动态裁剪，进行软件专业版和社区版的区分。

（2）内核源代码也是采用条件编译进行代码裁剪

（3）开发工具，应用软件采用条件编译让软件在windows和linux都能运行。

3.5.2 为什么C/C++编译，要先变成汇编？

我们编程的本质就是控制计算机。最开始的开关->打孔编程->汇编语言。

从汇编语言开始，编译器就要产生了，要将语言翻译成二进制。那么这时问题就来了：编译器究竟是C语言直接翻译二进制还是C语言翻译成汇编语言，然后再转换成二进制呢？

答案显然是后者。从C语言到汇编毕竟是从文本到文本，难度低，从汇编到二进制就是站在巨人的肩膀上。从C语言直接到二进制，成本太高。

3.5.3 编译器要用什么语言写呢？先有汇编语言还是先有汇编语言写的编译器？

答案是先有汇编语言，第一版的编译器是二进制版的，这样就可以编译汇编语言了。后来用汇编语言写一个汇编编译器，再用二进制版的编译器翻译一下，就诞生了第一个汇编语言的编译器。这个过程叫做编译器的自举过程。

所以根据以上流程，先有C语言，然后有C语言写的C编译器（拿汇编语言写一个C编译器，就能不编译C语言了，然后拿C语言写一个C编译器，用汇编语言写的C编译器翻译一下，诞生第一个C编译器）。

3.5.4 什么叫做动静态库，什么叫做动静态链接，如何理解

这里做简单说明，做小白式的理解，具体后续另写。

所谓的库，是一套方法或者数据集，为我们的开发提供最基本的保证（基本接口，功能，加速我们的二次开发）。

使用ls /usr/lib64查看系统里默认的库，.so结尾一般是动态库，windows中.dll文件是动态库。

C动态库：libc.so，C静态库：libc.a。Linux中，命名，去掉前缀lib，去掉后缀.so或.a剩下的就是名字。平时形成的可执行程序（c写的）都依赖动态库。

动静态库内部实现方法：

我们自己的程序，会使用库中的方法，自己的程序和库中的方法链接起来形成可执行程序，链接就是让自己的程序能在库中找到方法。

动态库的典型特点是：执行目标方法时（例如printf），需要跳转到库中执行，完了再返回。

所以链接就是让我的程序，能找到库中的方法的地址！动态链接的过程只是在地址上产生关联。

所谓静态链接，就是将库中实现的内容拷贝一份到我自己的程序中，这种链接方式叫做静态链接。

举一个例子：小明是一个初中生考上了XXX高中，他喜欢玩游戏，这个高中不允许携带任何电子设备。于是小明学长问有没有玩游戏的地方，学长告诉小明学校东门有一个网咖，小明知道了具体地址。到了开学后的周末，小明周末指定学习计划：9：00语文作业，10：00数学作业，11：00吃饭，12：00去上网，14：00化学作业。小明到了计划时间根据地址去到网咖，在100号机器上网，时间到了就回去了。

这个故事中，小明就是程序；高中就是内存；小明问学长，学长告诉小明具体地址，这个叫动态链接；网咖就是动态库，小明上高中就叫加载过程，执行学习计划就是执行代码；执行计划去网咖叫做库调用；回学校叫做库函数返回。

在这个故事里：

链接时机 ：小明在开学前就从学长那里知道了网咖地址（编译时确定地址）
加载时机 ：小明到了周末才真正去网咖（运行时才加载库）
调用过程：小明按地址找到机器（通过地址跳转到函数）

所以叫"动态链接"------链接发生在编译时，但真正使用是在运行时。

所以动态链接是在编译时，没加载时就链接好了。动态链接是将要访问库方法的地址写在程序中，执行时就通过地址找到了。

这个学校很多学生都去这个网咖，所以这个动态库，也叫做共享库。后来因为某些原因网咖关门了。所有同学的计划无法执行了，所以共享库有一个特点：被多个程序共享，一旦缺失，会导致所有程序无法运行。这是个缺点。

故事二：网咖关门了，上不了网，小明回家后告诉父亲因为无法去网咖查阅学习资料导致成绩下滑，他父亲就找到学校，学校允许带电脑了。小明父亲又找到网咖老板，将小明用的100号机器买了下来，搬到宿舍里，以后上网就在宿舍了，这个过程叫做把网咖电脑拷贝给小明，其他同学也纷纷效仿，这种链接方式叫做静态链接。

静态链接的特点是：把我们自己程序中用的库方法，拷贝给我自己！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。

3.5.5 动静态库对比

对比维度	动态链接	静态链接
库的位置	系统里共享的一份	每个程序自己有一份
内存占用	小（共用一份）	大（每人一份）
可执行文件大小	小（只记录地址）	大（包含库代码）
更新库	所有程序自动受益	每个程序需重新编译
库缺失	所有程序无法运行	不受影响
典型后缀	`.so`（Linux）、`.dll`（Windows）	`.a`（Linux）、`.lib`（Windows）

如何选择？

场景	推荐方式	原因
普通应用	动态链接	省内存、易更新
系统工具（如 `ls`）	动态链接	和系统 libc 保持一致
嵌入式系统	静态链接	环境固定，避免依赖缺失
容器内程序	静态链接	容器小，避免找库
发布给别人的程序	静态链接	用户不用装依赖