1.Linux系统编程入门

1.4 静态库的制作

命名规则

制作过程

创建一个静态库:

gcc -c addvec.c multvec.c // 生成可重定位目标文件但不链接
ar rcs libvector.a addvec.c multvec.c // 生成一个静态库

1.5 静态库的使用

gcc -c add.c div.c mult.c sub.c // 汇编
ar rcs libcalc.a add.o div.o mult.o sub.o // 生成静态库
gcc main.c -o app -I ./include/ -L ./lib/ -l  calc // 生成可执行文件
生成过程

1.6 动态库的制作和使用

命名规则

动态库的制作

与位置无关文件: 可在主存储器中任意位置正确地运行，而不受其绝对地址影响的一种机器码

动态库的使用

和静态库的使用差别不大,但会出现加载错误的问题

1.7 动态库加载失败的原因

动态库工作原理

• 静态库是把代码打包到文件中 直接运行
• 动态库是在运行时将所需要的代码加载到内存中
• 当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路 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 由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

1.8 解决动态库加载失败的原因

source命令是一个内置的shell命令，用于从当前shell会话中的文件读取和执行命令。 source命令通常用于保留、更改当前shell中的环境变量

环境变量是在操作系统中一个具有特定名字的对象，它包含了一个或者多个应用程序所将使用到的信息。例如Windows和DOS操作系统中的path环境变量，当要求系统运行一个程序而没有告诉它程序所在的完整路径时，系统除了在当前目录下面寻找此程序外，还应到path中指定的路径去找。用户通过设置环境变量，来更好的运行进程

解决办法1 配置环境变量

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/robin/nowcoder/lesson06/library/lib

解决办法二 修改文件配置

• 进入./bashrc 插入export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/robin/nowcoder/lesson06/library/lib
• 进入./etc./profile 插入那段话

解决办法三 直接将库加载到文件中 (不建议)

1.9 静态库和动态库的对比

1.10 Makefile(1)

Makefile可以让编译更加方便,便于部署项目

文件命名和规则

1.11 Makefile(2)

1.12 Makefile(3)

变量

模式匹配

函数

1.13 GDB调试(1)

GDB就是一个很简单的调试工具,没有很特别的东西

• 一般在进行调试情况下要关掉'-O'优化并打开'-g'调试,必要时加入'-Wall'来显示所有的warning避免出现意想不到的bug
• gcc app.c -g -o app
• '-g'选项是在可执行文件中加入源码的信息,比如可执行文件中的机器指令对应源文件的第几行,但并不是把整个源码嵌入到可执行文件中,所以在进行gdb调试时应该保证能找到源代码

启动和退出

gdb 可执行文件

quit

给程序设置参数和显示参数

set args 10 20

show args

gdb使用帮助

help

1.13 GDB调试(2)

查看当前文件代码

list/l

list/l 行号 (指定特定的行号)

list/l 函数名(显示特定的函数名)

查看非当前文件代码

list/l 文件名:行号

list/l 文件名:函数名

设置显示的函数

show listsize/l

set listsize/l 行数

1.14 GDB调试(3)

设置断点

b/break 行号

b/break 函数名

b/break 文件:行号

b/break 文件:函数

查看断点

i/info b/break

删除断点

d/delete/del 断点号

设置断点无效

dis/disable 断点号

设置条件断点(一般用在循环处)

b/break 10(行号) if i==5

1.15 GDB调试(4)

运行GDB程序

start 程序停留在第一行

run(遇到断点才停)

继续运行,直到下一个断点才停

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 (打印变量的值)

ptype 变量名 (打印变量的类型)

向下单步调试(遇到函数进入函数体)

s/step finish (跳出函数体)

自动变量操作

display 变量名 (自动打印指定变量的值)

info/i display(显示已经设置的)

undisplay 编号 (取消指定的)

其他操作

set var 变量名=函数值 (循环中多用) until (跳出循环)

标准C库IO函数和和Linux系统IO函数对比

Linux系统IO函数无buffer,每次调用时都会对磁盘进行操作,效率较慢

一般进程间通信用Linux系统IO函数

对磁盘操作用C库IO函数

标准C库IO函数

标准C库IO和Linux系统IO的关系

虚拟地址空间

内核区不可以直接进行操作 可以调用Linux系统api来进行操作

1.19 文件描述符

理解Linux文件描述符FD和Inode

文件描述符表是一个数组 最大是1024

1.20 open打开文件

查看open函数的相关信息的指令 man 2 open

查看perror函数的相关信息的指令 man 3 perror

查看返回值 /return value

1.21 open创建新文件

【Linux】open函数的参数和作用

     int open(const char * pathname , int flags , mode_t mode ); 

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>

    int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
        参数：
            - pathname：要创建的文件的路径
            - flags：对文件的操作权限和其他的设置
                - 必选项：O_RDONLY,  O_WRONLY, O_RDWR  这三个之间是互斥的
                - 可选项：O_CREAT 文件不存在，创建新文件
            - mode：八进制的数，表示创建出的新的文件的操作权限，比如：0775
            最终的权限是：mode & ~umask
            0777   ->   111111111
        &   0775   ->   111111101
        ----------------------------
                        111111101
        按位与：0和任何数都为0
        umask的作用就是抹去某些权限。

        flags参数是一个int类型的数据，占4个字节，32位。
        flags 32个位，每一位就是一个标志位.   

1.22 read write函数

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
    参数：
        - fd：文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符操作某个文件
        - buf：需要读取数据存放的地方，数组的地址（传出参数）
        - count：指定的数组的大小
    返回值：
        - 成功：
            >0: 返回实际的读取到的字节数
            =0：文件已经读取完了
        - 失败：-1 ，并且设置errno

#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
    参数：
        - fd：文件描述符，open得到的，通过这个文件描述符操作某个文件
        - buf：要往磁盘写入的数据，数据
        - count：要写的数据的实际的大小
    返回值：
        成功：实际写入的字节数
        失败：返回-1，并设置errno

1.23 lseek函数

  Linux系统函数
    #include <sys/types.h>
    #include <unistd.h>
    off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
        参数：
            - fd：文件描述符，通过open得到的，通过这个fd操作某个文件
            - offset：偏移量
            - whence:
                SEEK_SET
                    设置文件指针的偏移量
                SEEK_CUR
                    设置偏移量：当前位置 + 第二个参数offset的值
                SEEK_END
                    设置偏移量：文件大小 + 第二个参数offset的值
        返回值：返回文件指针的位置


    作用：
        1.移动文件指针到文件头
        lseek(fd, 0, SEEK_SET);

        2.获取当前文件指针的位置
        lseek(fd, 0, SEEK_CUR);

        3.获取文件长度
        lseek(fd, 0, SEEK_END);

        4.拓展文件的长度，当前文件10b, 110b, 增加了100个字节
        lseek(fd, 100, SEEK_END)
        注意：需要写一次数据

1.24 stat lstat函数

两个函数的区别就是stat获取的信息是软链接指向的文件的信息

lstat函数获取的是软链接文件本身的信息

stat结构体

st_mode变量

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
    int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
        作用：获取一个文件相关的一些信息
        参数:
            - pathname：操作的文件的路径
            - statbuf：结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件的信息
        返回值：
            成功：返回0
            失败：返回-1 设置errno
    int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
        参数:
            - pathname：操作的文件的路径
            - statbuf：结构体变量，传出参数，用于保存获取到的文件的信息
        返回值：
            成功：返回0
            失败：返回-1 设置errno

1.25 模拟实现 ls -l 命令

1.26 文件属性操作函数

access函数

   #include <unistd.h>
   int access(const char *pathname, int mode);
        作用：判断某个文件是否有某个权限，或者判断文件是否存在
        参数：
            - pathname: 判断的文件路径
            - mode:
                R_OK: 判断是否有读权限
                W_OK: 判断是否有写权限
                X_OK: 判断是否有执行权限
                F_OK: 判断文件是否存在
        返回值：成功返回0， 失败返回-1

chmod函数

 #include <sys/stat.h>
  int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
      修改文件的权限
      参数：
          - pathname: 需要修改的文件的路径
          - mode:需要修改的权限值，八进制的数
      返回值：成功返回0，失败返回-1

truncate

 #include <unistd.h>
  #include <sys/types.h>
  int truncate(const char *path, off_t length);
      作用：缩减或者扩展文件的尺寸至指定的大小
      参数：
          - path: 需要修改的文件的路径
          - length: 需要最终文件变成的大小
      返回值：
          成功返回0， 失败返回-1

1.27 目录操作函数

这一节对目录的相关操作主要是有两个一个是修改当前工作目录和显示当前工作目录

mkdir创建目录

   #include <sys/stat.h>
   #include <sys/types.h>
    int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
        作用：创建一个目录
        参数：
            pathname: 创建的目录的路径
            mode: 权限，八进制的数
        返回值：
            成功返回0， 失败返回-1

chdir修改目录

   #include <unistd.h>
   int chdir(const char *path);
        作用：修改进程的工作目录
            比如在/home/nowcoder 启动了一个可执行程序a.out, 进程的工作目录 /home/nowcoder
        参数：
            path : 需要修改的工作目录

    #include <unistd.h>
    char *getcwd(char *buf, size_t size);
        作用：获取当前工作目录
        参数：
            - buf : 存储的路径，指向的是一个数组（传出参数）
            - size: 数组的大小
        返回值：
            返回的指向的一块内存，这个数据就是第一个参数

1.28 目录遍历函数

 // 打开一个目录
   #include <sys/types.h>
   #include <dirent.h>
   DIR *opendir(const char *name);
       参数：
           - name: 需要打开的目录的名称
       返回值：
           DIR * 类型，理解为目录流
           错误返回NULL


   // 读取目录中的数据
   #include <dirent.h>
   struct dirent *readdir(DIR *dirp);
       - 参数：dirp是opendir返回的结果
       - 返回值：
           struct dirent，代表读取到的文件的信息
           读取到了末尾或者失败了，返回NULL

   // 关闭目录
   #include <sys/types.h>
   #include <dirent.h>
   int closedir(DIR *dirp);

*/

1.29 dup与dup2函数

#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
    作用：复制一个新的文件描述符
    fd=3, int fd1 = dup(fd),
    fd指向的是a.txt, fd1也是指向a.txt
    从空闲的文件描述符表中找一个最小的，作为新的拷贝的文件描述符
    
    
    
    #include <unistd.h>
    int dup2(int oldfd, int newfd);
    作用：重定向文件描述符
    oldfd 指向 a.txt, newfd 指向 b.txt
    调用函数成功后：newfd 和 b.txt 做close, newfd 指向了 a.txt
    oldfd 必须是一个有效的文件描述符
    oldfd和newfd值相同，相当于什么都没有做
    

1.30 fcntl函数

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd, ...);
参数：
    fd : 表示需要操作的文件描述符
    cmd: 表示对文件描述符进行如何操作
        - F_DUPFD : 复制文件描述符,复制的是第一个参数fd，得到一个新的文件描述符（返回值）
            int ret = fcntl(fd, F_DUPFD);

        - F_GETFL : 获取指定的文件描述符文件状态flag
          获取的flag和我们通过open函数传递的flag是一个东西。

        - F_SETFL : 设置文件描述符文件状态flag
          必选项：O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR 不可以被修改
          可选性：O_APPEND, O)NONBLOCK
            O_APPEND 表示追加数据
            NONBLOK 设置成非阻塞
    
    阻塞和非阻塞：描述的是函数调用的行为。