Linux系统第四章：工具的学习

一.软件包管理器------yum

1.软件包的概念

软件包：把一个应用程序运行所需要的二进制可执行文件、配置文件库文件、帮助文件、依赖信息、安装卸载脚本等所有资源打包整合成一个单一的文件，这个文件就是软件包。

在Linux系统下安装文件，一个通常的办法就是下载到程序的源代码，并进行编译，得到可执行程序。但是这种方法太过于麻烦，于是有些人把这些常用的软件提前编译好，做成上述的软件包（类似于Windows操作系统的安装程序）放在一个服务器上，通过包管理器可以很方便的获取到这个编译好的软件包，直接进行安装。这里的软件包和软件包管理器就相当于APP和应用商店的关系。yum便是Linux系统下很常用的软件包管理器。

2.rz sz的概念

rzsz指的是lrzsz开源软件包，是一套基于ZMODEM传输协议的命令行文件传输工具，包含两个核心命令；

• rz：服务器接收文件→本地电脑上传到Linux服务器
• sz：服务器发送文件→Linux服务器下载文件到本地电脑

这个工具用于Windows机器和远端的Linux机器相互的传输文件，安装完毕后，文件可以通过拖拽的方式将文件上传给Linux服务器。

rz          # 普通上传
rz -y       # -y 覆盖同名文件

上述代码的具体解释：Windows文件上传到Linux服务器，输入上述的命令，会弹出本地文件选择框，把本地文件就会上传到Linux服务器上。这里支持文件的拖拽，将本地电脑的文件直接拖拽到Linux服务器上，可以实现同等的上传效果。

但是这里需要注意的是：打开本地文件选择框，直接选择本地文件夹是不生效的。如果想要上传目录就需要本地电脑先把文件夹压缩成压缩包，rz上传压缩包，服务器再解压。

sz test.c

上述代码的具体解释：sz后面跟着需要下载的文件名，便可以将服务器的指定文件下载到Windows本地电脑上，这里不支持文件的拖拽。

但是这里需要注意的是不能直接传输目录，执行会报错，只能传输文件；如果想要下载目录，就需要服务器先把文件打包，再sz发送压缩包。

3.注意事项

关于yum命令的所有操作都必须保证主机的网络畅通，可以通过以下指令进行验证：

ping www.baidu.com

原因：yum属于前端软件包管理器，作用是从互联网仓库（yum源）下载RPM软件包以及对应的依赖包，之后完成安装、更新、查询等操作。yum绝大数功能都需要访问远程的服务器，因此虚拟机必须能够联通外网/源服务器，网络不通时，yum无法获取软件包和索引信息，命令会执行失败。类似于Windows操作系统下载内容时需要联网一样。

通过上述代码可以检测虚拟机是否联网，下面是联网的虚拟机反馈：

4.查看软件包

通过yum list可以罗列出当前的所有软件包，由于包的数量非常之多，这里需要我们使用grep管道命令筛选出我们关注的包。例如：

yum list | grep lrzsz

结果如下:

lrzsz.x86_64 0.12.20-36.el7 @anaconda

lrzsz指的是软件包的名称；x86_64是CPU架构，64位x86的计算机；0.12.20是软件原始源码的版本号；3是RPM包编译器修订的次数（发行版本）；el7指的是CentOS7系统；最后的@anaconda指的是软件已经安装，并且是安装操作系统时，由anaconda系统安装程序预装到系统中的。anaconda类似于"小米应用商店"或者"华为应用商店"。

5.如何安装软件

通过yum，我们可以通过简单的命令完成软件的安装。

语法：yum install +软件名

安装流程：连接yum软件仓库→自动查找lrzsz软件包→自动分析该软件所有依赖包→一并下载软件包与依赖包→自动完成安装

sudo yum install lrzsz

yum会自动找到需要下载的软件包进行下载，如果出现complete的字样说明该软件安装成功。

注意事项：安装软件时由于需要向系统目录写入内容，一般需要root用户才能完成。yum安装软件只能一个一个安装。yum正在安装软件时，尝试安装另一个软件，就会出现报错。

6.如何卸载软件

sudo yum remove lrzsz

如果对安装的软件不满意，就可以对该软件进行删除。删除软件的语法是yum remove+软件名，这样就可以删除该软件了。

二.Linux开发工具

1.vim编辑器的讲解

（1）Linux编辑器---vim的使用

在vim编辑器出现之前，编辑器在历史上也经历了不断的演变：

1. ed：Unix最早的编辑器，只能按行进行操作，没有可视化的界面。
2. ex：ed的改进版本
3. vi：1976年vi作为ex的可视化模式问世，vi是所有类Unix系统默认自带的编辑器，轻便小巧。但是功能简陋，不支持多级撤销、语法高亮、代码缩进
4. vim的诞生解决了vi编辑器的痛点，并且兼容了vi编辑器所有的操作。

编辑器是用于创建、查看、修改文本文件的程序软件，它仅处理纯文本内容，不进行编译，不运行程序。常见的文本编辑器有vim、记事本。

下面是早期的键盘画面，可以看到早期的键盘没有上下左右按键，代替上下左右按键的是HJKL，分别表示的是左下上右。这个小彩蛋与下面的vim学习有着紧密的联系：

（2）vim的基本概念

vim有好多种模式，但是学到这里仅需要掌握三种模式即可，分别是命令模式、插入模式、底行模式，各个模式的功能区分如下：

命令模式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插入模式下才可以做文字的输入，按esc键可以回到命令行模式，该模式将会被频繁使用；底行模式控制文件的保存或退出，也可以进行文件的替换。在命令行模式下，shift+：可以进入该模式。

（3）vim的基本操作

进入vim全屏编辑画面，默认是正常模式，需要输入a或者i或者o进入插入模式。此时就可以进行内容的插入，如果文件编译结束之后就可以输入指令（shift+：）进入底行模式。最后输入wq表示保存文件内容

（4）vim的正常模式命令集

插入模式

• i：命令模式按i进入插入模式，按下i进入插入模式后是从光标当前位置开始输入内容
• a：按下a进入插入模式后，是从目标光标所在的位置的下一个位置开始输入内容
• o：按下o进入插入模式后，是插入新的一行，从行首位置开始输入文字。
• esc：按下esc按键就会从插入模式变成命令模式

移动光标

• 方位移动：根据古老键盘的铺垫，应该能得出正宗的vim编辑器的左下上右分别是键盘上的按键HJKL
• G：移动到文件内容的最后位置
• $：移动到光标所在行的行尾
• ^：移动到光标所在行的行首
• w：光标跳到下个字/单词的开头
• e：光标跳到下个字/单词的结尾
• b：光标回到上个字/单词的开头
• #|：光标移动到该行的第#个位置，例如13|就是将该行的光标移动到第13个字符位置
• gg：将光标放在整个文件内容的开始位置
• shift+g或者G：将光标放在整个文件的结尾位置
• ctrl+b：屏幕向后移动一页
• ctrl+f：屏幕向前移动一页
• ctrl+u：屏幕向后移动半页
• ctrl+d：屏幕向前移动半页

删除文字

• x：每按一次，删除光标所在位置的一个字符
• #x：表示删除光标所在位置的后面#个字符（包含自己在内）
• X：大写的x，每按一次删除光标所在位置的前一个字符
• #X：删除光标所在位置的前面#个字符（不包括自己）
• dd：删除光标所在行所有的内容
• #dd：从光标所在行开始删除#行

复制文字

• yw：将光标所在之处到字尾部的字符复制到缓冲区
• #yw：复制#个字到缓冲区
• yy：复制光标所在行到缓冲区
• #yy：将光标所在行往下数#行，均进行复制
• p：将缓冲区复制到的内容粘贴到光标所在位置

替换

• r：替换光标所在处的字符
• R：替换光标所到之处的字符，直到按下esc键为止

撤销

• u：撤销到上一次操作的内容，按多次u可以执行多次撤销操作
• ctrl+r：撤销的恢复，类似于返回撤销之前的状态

更改

• cw：更改光标所在位置到字末尾的内容
• c#w：更改光标所在位置到末尾（距离#个字符）的内容

跳行

• ctrl+g：列出光标所在行的行号
• #G：移动光标到内容的第#行的开头

（5）vim底行模式的命令集

在进入底行模式之前，应该先按esc按键进入正常模式，随后就可以使用下方的命令集：

列出行号

set nu：在文件内容的开头显示当前内容所在行的行号

跳行

#：表示跳到文件内容的第#行

查找

• /关键字：先按下/，随后输入需要寻找到字符，如果第一次查到的关键字不是想要的，可以按下n会继续寻找
• ?关键字：先按下?，再输入想寻找的字符。如果第一次查到的关键字不是想要的，可以按下n会继续寻找

保存

w：在冒号后输入w便可以将文件内容保存下来

离开

• q：按下q就会退出，如果无法退出，就给q后面加上一个！强制退出vim
• wq：一般建议搭配w一起使用，这样可以在退出的时候保存文件内容

（6）简单的vim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vim配置文件，对所有的用户都有效。而在每个用户的主目录下，都可以自己建立配置文件，命名为.vimrc。例如/root目录下，通常已经存在一个.vimrc文件，如果不存在，则就会创建出来一个该名的文件。配置时需要用到vim编辑器，详细的命令为：vim.vimrc

常见的配置选项

syntax on //设置语法高亮

set nu //显示行号

set shiftwidth=4 //设置缩进空格数为4

配置结束后保存并退出，就会得到效果不错的vim编辑器，下面是vim编辑器详细学习的链接：Vim 从入门到精通

2.Linux编译器------gcc/g++的使用

gcc和g++分别用来编译C语言和C++语言，下面是对编译的详细介绍：

（1）编译

编译分为四个阶段：预处理、编译、汇编、链接

下面是四个阶段的详细介绍：

预处理

指令：gcc -E test.c -o test.i

输出：输出一个后缀为i的预处理文件

处理内容：

展开头文件，把头文件内容拷贝在当前文件

宏替换，把宏全部替换成实际文本

删除注释

处理条件编译

不做语法检查，只进行文本替换

编译

指令：gcc -S test.i -o test.s

输出：输出一个后缀为s的汇编语言文件

处理内容：

C语言、语义检查报错出现在编译阶段

翻译成汇编代码，做优化

这里的编译是狭义的编译，不是编译的全过程

汇编

指令：gcc -c test.s -o test.o

输出：输出后缀为o的二进制目标文件

处理内容：将汇编指令翻译成CPU机器码

生成可重定位目标文件，有机器码，但是符号地址没有填写，不能直接运行

其中以o为后缀的文件中包含机器指令、符号表、重定位信息

链接

指令：gcc test.o -o test

输出：可执行的二进制程序

处理内容：

合并多个后缀为o的目标文件

链接系统库

符号重定位：把未确定的函数/变量地址填真实内存地址

生成最终的可执行文件

生成最终可执行文件

（2）gcc的使用

语法格式：

gcc+选项+要编译的文件+选项+目标文件

函数库：

在C语言程序中，本身没有printf等库函数的实现，且在编译中包含的stdio.h文件中也只有该函数的声明，并没有定义函数的实现。那么该函数是在哪里实现的呢？

系统把这些函数实现都安放的库文件中，没有特别指定时，gcc会到系统默认的搜索路径下进行查找，也就是链接到库函数中去，这样就能实现printf函数了，而这就是链接的作用。

函数库指的是将已经编译好的函数代码封装成库文件，提供给别的程序使用，不需要重复书写源代码。提高了代码的书写效率。函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库指的是编译链接时，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，但在运行时就不需要库文件了。其后缀一般为a。动态库与之相反，在编译链接时并没有将库文件的代码加入到可执行文件中去，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。动态库的后缀一般为.so。

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。

拓展：

头文件和库文件的区别？

头文件后缀为h，用于存放函数和宏的声明，供编译器检查语法；

库文件后缀为a或者so，用于存放编译后的二进制机器码，保存函数的真实实现；

#include只引入头文件，还需要链接库文件，程序才能正常运行。

（3）gcc的选项

• -E：只做预处理工作，这个不生成文件，程序员需要把它定向到一个输出文件里
• -S：编译到汇编语言不进行汇编和链接，生成后缀为s的汇编文件
• -c：编译到目标代码，生成后缀为o的目标文件（不执行链接）
• -o#：指定输出文件名为#
• -static：此选项对生成的文件采用静态链接
• -g：生成调试信息，提供给gdb调试器使用
• -shared：此选项将尽量使用动态库，所以生成的文件比较小，但是需要系统由动态库
• -w：不生成任何警告信息
• -Wall：生成所有的警告信息

3.Linux调试器------gdb的使用

（1）背景

在程序发布之前，程序员需要自己进行调试来改正代码存在的一系列问题；在解决完程序员认为的问题后，就将程序交给测试员进行测试。在这两个过程中，程序员自己的调试是代码的debug版本，测试人员使用的程序是和用户使用的一样的release模式。

在Linux操作系统gcc/g++编译后生成的二进制程序，默认是release版本，如果需要gdb调试器进行调试，那么就需要在源代码生成二进制程序的时候加上-g选项。详细请看上面gcc的选项内容。

（2）使用方法

例如我们写一个程序test2.cpp，带着-g选项生成了test2的可执行文件，那么gdb后跟着这个可执行文件，就可以开始代码的调试工作了。

g++ test2.cpp -g -o test2   # -g必不可少
# 启动gdb：传入【可执行文件】，不是 .cpp源码
gdb ./test2

• list或l +行号：显示二进制可执行程序的源代码，第一次l默认显示10行，接着输入l会接着上次的位置往下显示
• list或l +函数名：列出该函数的源代码
• r或run：运行程序
• n或next：单条执行程序
• s或step；进入函数调用，类似于Windows系统的
• break或b +行号：在该行设置断点
• break+函数名：在该函数的开头设置断点
• info或i break :查看断点的信息
• finish：执行到当前函数返回，然后停下来等待命令
• print(p)：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或调用函数
• p：打印p变量的值
• set var：修改变量var的值
• continue或c：从当前位置开始连续而非单步执行程序
• delete breakpoints：删除所有的断点
• delete breakpoints +序号：删除该序号的断点
• disable breakpoints：禁用断点
• enable breakpoints：启用断点
• display+变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示该变量的值
• undisplay：取消对先前设置的变量的跟踪
• until+行号：跳到该行
• breaktrace或bt：查看各级函数调用及参数
• info或i locals：查看当前栈局部变量的值
• quit或q：退出调试

4.Linux项目自动化构建工具------make/makefile

（1）介绍

当项目很多包含很多.c.cpp文件时，每次手写好多g++命令很麻烦，完成makefile就可以直接输入make指令进行自动编译。

makefile命令可以使工程完成自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具。make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化的构建。

makefile配置文件语法：

目标:依赖文件
	命令        # ⚠️命令前面必须是【Tab键】，不能用空格！

目标指的是要生成的文件；依赖文件指的是生成目标文件需要哪些源文件；命令指的是相关的编译命令，首行必须进行Tab缩进（否则会出现报错）

（2）实例

#include <stdio.h>
 
int main()
{
 printf("hello Makefile!\n");
 return 0;
}

下面来配置makefile文件：

hello:hello.o 
    gcc hello.o -o hello 
hello.o:hello.s 
    gcc -c hello.s -o hello.o 
hello.s:hello.i 
    gcc -S hello.i -o hello.s 
hello.i:hello.c 
    gcc -E hello.c -o hello.i
.PHONY:clean
clean:
    rm -f hello.i hello.s hello.o hello

clean是动作，表示的是对文件的删除动作，不是生成文件，如果目录下恰好有个文件名叫clean，make 会误以为已经完成，不执行删除。用.PHONY声明伪目标就可以解决该问题。

配置完makefile文件之后，就可以直接使用make命令进行文件的编译；使用make clean命令进行文件的删除。

（3）依赖关系

上面的makefile文件中，hello文件依赖于hello.o文件；hello.o文件依赖于hello.s文件；hello.s文件依赖于hello.i文件；hello.i文件依赖于hello.c文件。上面的配置方法略显得繁琐，可以省略中间的过程，直接得出hello文件依赖于hello.c文件即可。

（4）依赖方法

make会比较目标文件和依赖文件的修改时间来判断是否进行编译。目标不存在，则执行编译；依赖文件修改时间比目标文件新，则重新编译；目标存在，依赖全部没有更新，则不执行编译。

（5）make命令的原理

1. make命令在当前目录查找makefile的文件
2. 解析文件内的规则：目标文件和依赖关系
3. 从第一个目标文件开始作为最终的目标文件，递归检查该文件的所有依赖关系
4. 判断是否执行该规则下的命令（详细请看下方解释）
5. 递归处理，生成高层目标前，先把它所依赖的子目标全部处理完成

判断方法：

• 目标文件不存在--->执行命令生成目标
• 某个依赖文件的修改时间晚于目标文件--->执行命令，重新生成目标
• 目标存在，且所有的依赖都比目标的修改时间晚--->不执行任何命令

核心思想：只重新编译发生改动的文件，不编译全部文件，提升编译的效率

原因：

没有make命令时，项目一旦规模过大。每次修改代码，即使修改了一个文件也需要全部进行编译。项目文件过多就会导致编译速度变慢，浪费CPU的资源和时间；如果只编译修改的文件，需要人为牢记依赖关系，文件规模过大会导致记错或重复编译。

make编译的这套极致可以解决两个核心痛点：避免全量重复编译，节省编译时间（只编译被修改过的文件）；自动化管理依赖关系，不用人记编译命令。

make命令怎么知道文件被修改了呢？

通过对比文件的修改时间，如果依赖文件的修改时间比目标文件新，则重新编译；依赖文件时间旧（文件没被修改）就不会进行编译。

（6）项目清理

编译项目之后会产生很多中间产物，比如.o的目标文件或可执行程序。所以需要对这些文件进行清理。项目清理需要做到把编译生成的文件删掉，回到源码的原始状态。手动删除过于麻烦，就有了makefile文件配置项目清理。clean不会自动执行，必须手动输入make clean；make 默认执行第一个目标，不会执行clean指令，且只删除编译产物，不会删除.cpp或.h的源代码。

三.Linux第一个程序------进度条

1.回车和换行

（1）换行

换行指的是将光标向下移动一行，光标的横向位置不发生改变。用符号表示为\n

（2）回车

回车指的是将光标移动到该行的开头，光标的纵向位置不发生改变。用符号表示为\r

（3）注意事项

很多人将\n等同于回车，这是不对的！Linux系统把\n同时实现到行首和下一行的两个效果，这是系统的封装，但是不等于\n就是回车本身。

2.行缓冲区

prinf输出不是直接打印在屏幕上，而是先放在行缓冲区中，满足条件才刷新输出到屏幕上。

刷新缓冲区的条件：

• 遇到换行 \n（行缓冲最常见）
• 程序正常结束 return 0;
• 缓冲区满
• 手动调用 fflush(stdout)属于强制刷新缓冲区;

stdout默认是行缓冲模式，没有\n，内容留在缓冲区，屏幕看不到输出。

下面是对缓冲区的验证：

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello");
    // 没有\n，hello还留在缓冲区，不会打印
    while(1);  //死循环，程序不会结束，屏幕啥也不显示
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello\n"); // \n 刷新行缓冲区，直接打印
    while(1);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("hello");
    fflush(stdout); //强制把stdout缓冲区内容刷到屏幕
    while(1);
    return 0;
}

3.代码实践

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char bar[102];
	memset(bar, 0, sizeof(bar));
	const char* lable = "|/-\\";
	while (i <= 100)
	{
		printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, i, lable[i % 4]);
		fflush(stdout);    //强制刷新缓冲区
		bar[i++] = '#';    //进度条的图案
		Sleep(10);    //每个进度条间隔

	}
	printf("\n");
	return 0;

}

因为进度条应该是从左到右的动态效果，所以应该用\r，并非\n不能刷新行缓冲区，所以需要fflush函数来手动刷新缓冲区，这样就能达到进度条的效果

四.代码管理------git

1.安装git

yum install git

2.GitHub项目的创建

1. 首先创建账户，随后进行登录

2. 登陆成功后，进入个人主页后点击左上方的new选项

3. 输入相关的仓库名，随后写上仓库的解释，最后点击右下角的创建即可

4. 在创建好仓库之后，保存好HTTPS的链接，以备接下来的下载

5. 打开虚拟机，下载项目到本地。

3.代码上传三板斧

1.将代码放在刚才下载好的目录中

git add 文件名

2.提交改动到本地

git commit .
# .表示当前目录，提交时应该注意书写相关提交日志

3.同步到远端服务器,需要输入git的密码，随后就上传成功了

git push