Linux基础和系统编程 上

-Linux系统编程

1.终端是一系列输入输出设备的总称。

2.Linux的终端是虚拟终端，有输入和输出。

3.终端里面内嵌了一个SHELL，是一个命令解析器。

4.cat /etc/shells

输入后会显示当前操作系统支持哪些SHELL。

5.echo $SHELL

查看当前操作系统正在用的SHELL。

6.bash和SHELL有一定差别

7.命令和路径补齐

敲tab可以补齐命令和文件

history

8.主键盘快捷键

Ctrl-p向上

Ctrl-n向下

Ctrl-b向左

Ctrl-f向右

Ctrl-a移到首位

Ctrl-e移到末尾

Ctrl-u清空

类Unix系统目录结构

1.cd ..回到上一级目录

ls查看

pwd查看当前目录

cd 目录 跳转到某一目录

2.根目录下重要的目录

bin存放可执行文件

boot存放开机启动历程

dev存设备，Linux系统所见皆文件

sudo cat mice查看鼠标文件

etc存当前用户相关的配置，比如password

home用户的目录

lib存库路径，如C库libc.so.6

media与磁盘有关

opt与linux编程进程有关

root用户，cd不进去

sudo su cd /root可以进去

user存用户的目录，用户存的第三方应用

3.不要随便用root用户

目录和文件操作

1.相对路径和绝对路径

cd ./home

cd - 返回到上一个目录

cd ~回到家目录

2.在home目录下面创建

mkdir 28_Linux

用绝对路径去28_Linux

cd /home/itcase/28_Linux/

或者

cd ~/28_Linux/

3.touch

新建空文件，或更新时间标记

4.ls -l

显示详细信息

ls -a

显示隐藏文件

ls -d

显示目录

ls -l dir

查看目录

ls -dl dir

查看目录本身

ls -R

递归记录

5.文件第一条为文件权限，第二个是硬链接计数，所有者，所属组，大小，时间，文件名。

6.权限分为：文件类型，所有者权限，同组用户权限，其他人权限。

7.Linux系统文件类型：

普通文件 -

目录文件 d

字符设备文件 c

块设备 b

软连接 l

硬链接是一种普通文件

管道文件 p

套接字 s

未知文件

8.which

查看指定命令所在路径，即命令所在目录位置

9.pwd

查看当前所在路径，即当前的目录位置

10.可以用终端配置取消掉目录显示

11.rmdir

删除空目录，目录非空不能删

12.rm -r可以删除非空目录

（-r意思是递归

13.rm dir -rf（rf意思是强制删除）

强制删除一个目录，有些版本非强制删除会提示

14.cp

拷贝命令，可以拷贝到目录。

15.略过目录dir

cp dir ..拷贝dir到上一级目录下，目录非空时，该命令不成功

cp -r dir ..

cp -a dir ..

cp dir1 dir2 -r

16.cat适合读小文件

查看文件中的内容cat hello.c

cat直接回车，会返回显示

tac 会让文件倒着显示

Linux维护，查看日志文件，用到tac

17.more

more stdio.h

空格翻页

可以分屏显示，适合查看大文件。

Ctrl+C,q终止显示

18.less

Ctrl+C,q终止显示

19.head

显示默认前10行

head -5显示前五行

tail -15 从后边查看

20.tree

不是自带的命令,安装命令是sudo apt-get install tree

把当前目录结构以树状展示

21.wc

统计字数和字节数

-c字节数

-l列数

-w字数

22.od 显示当前文件，指定数据显示格式

23.du查看目录大小

24.df查看磁盘剩余空间

软连接和硬链接

1.创建软连接

ln -s file file.s

给file创建软连接file.s

相当于windows的快捷方式

文件信息文件大小为访问路径大小

创建软连接到某目录用绝对路径，建立后可以用mv进行移动

软连接权限为rwx，不影响源文件权限

2.硬链接

ln file file.h

任意修改一个文件，会影响所有文件

创建修改用户和用户组

1.whoami 查看当前用户

2.chmod 修改一个文件属性

chmod u+x a.c(字母修改)

chmod o-r a.c

数字修改

r为4，w为2，x为1

chmod 471 a.c

chown 修改用户

sudo adduser wangwu

sudo addgroup g88

sudo chown wangwu a.c

sudo chgrp g88 a.c

sudo chown nobody:nogroup a.c

sudo deluser wangwu删除用户

find

1.find ./ -type 'l' 按类型查找

2.find ./ -name '*.jpg' 按文件名字查找

3.find ./ -maxdepth 2 -name '*.jpg' 路径层数

4.find ./ -size +20M -size -50M 按文件大小搜索

find ./ -size +20k -size -50k

find ./ -size +20G -size -50G

5.块是磁盘的最小区域，块为512字节。

6.-atime

-mtime

-ctime

find ./ -ctime 1

按修改时间

7.-exec

find /user/ -name "tmp" -exec ls -l { } \;

find /user/ -name "tmp" -exec rm -r { } \;

find /user/ -name "tmp" -ok rm -r { } \;

8.xargs 当find的搜索结果集执行某一指定命令时，当结果集数量过大时，可以分片映射

9.-print0

grep和xargs

1.grep 根据内容搜索

grep -r 'copy' ./

grep -r 'copy' ./ -n(加-n会出现行号)

ps aux 显示后台进程

ps aux | grep kernel

结合管道搜索后台进程

find -maxdepth 1 -type f | xargs ls -l

2.touch abc xyz 会创建两个文件，想创立一个文件，解决办法是touch 'abc xyz'

touch abc\ xyz

此时用find -maxdepth 1 -type f | xargs ls -l

不会搜到abc xyz，该命令搜索会按空格拆分

find -maxdepth 1 -type f -print0 | xargs -print0 ls -l

可以将拆分依据改为0

xargs加强和awk说明

1.find -maxdepth 1 -type f -print0 | xargs -print0 ls -l

可以简化为

find -maxdepth 1 -type f -print0 | xargs -0 ls -l

2.awk按照列拆分

sed按照行拆分

软件包的安装

1.apt-get更新源服务器列表。

sudo apt-get install tree

2.安装一个程序需要

联网

更新软件资源列表到本地 sudo apt-get update

安装 sudo apt-get install 软件名

卸载 sudo apt-get remove 软件名

3.有安装包时，可以离线安装

ubuntu安装包都以.deb结尾

sudo dpkg -i sl_3.03.deb

sudo apt-get

4.原码安装

cd dir

./configure

make

sudo make install

sudo make distclean

压缩命令gzip和bzip2

1.tar zcvf 要生成的压缩包名 压缩材料

tar不是用来压缩是用来打包

2.gzip 文件名

gunzip 解压缩

只能压缩文件

3.file 文件可以查看文件

4.bzip2不能压缩多个文件和目录

tar jcvf

解压 ：将压缩命令中的c替换为x

1.rar需要安装

rar a -r newdir dir

unrar x 文件名

2.sudo apt-get install apititude 安装apititude

sudo aptitude / apt-get install rar/tree/unrar

sudo aptitude show tree 显示是否安装

sudo aptitude install tree 用apititude进行安装

3.zip压缩和zip解压

压缩命令： zip -r 压缩包名称 文件或普通目录

解压命令： unzip 压缩包名称

其他命令

1.who

查看是谁，显示进程

whoami

2.jobs

当前shell下正在运行哪些作业

cat & 让在后台运行

3.fg把指定的后台作业或挂起的作业移到前台

bg把挂起的进程提到后台执行

4.kill杀死进程

5.env 查看当前操作系统所有的环境变量

env | grep SHELL

6.top 文字版的任务管理器

7.sudo passwd itcast

设置密码

8.su 用户 用来切换用户

9.sudo su 变成root用户

设置root密码

passwd

10.删除用户 sudo userdel -r itcast

11.查看网卡信息，当前的IP地址：ifconfig

关闭网卡 sudo ifconfig eth0 down

开启网卡 sudo ifconfig eth0 up

给eth0配置临时IP:sudo ifconfig eth0 IP

12.man 是一个帮助手册 掌握123章

13.clear清屏 可以用Ctrl+L

14.date 显示时间

15.alias 可以给命令起名

例如alias pg='ps aux | grep'

16.umask 指定用户创建文件文件时的掩码

掩码没有执行权限

输入umask出现数字首位是0，是8进制

17.创建终端

创建终端标签Ctrl+Shift+t

切换标签Alt+n（n=1)

新开终端Ctrl+Shift+n

18.关机重启

poweroff直接关机

shutdown

reboot 重启

uname -a 查看内核版本信息

free -m 查看空闲内存

vim的三种工作模式

1.vi有三种工作模式：命令模式，文本模式，末行模式

2.vi hello.c 进入命令模式

i a o，I A O，s S切换到文本模式

文本模式进入末行模式，需要切换成命令（点击ESC），再输入":"进入末行模式

3.末行命令 w保存 q退出

4.可以从命令模式直接退出 ZZ，ZZ是保存退出

5.末行模式按ESC可以回到命令模式，输入w也可以回到命令模式

vim的基本操作-跳转和删字符

1.输入S会删除一行进入文本模式

输入s会删除一个字符进入文本模式

2.h左移

l右移

j下移

k上移

hjkl左下上右

3.跳转到指定行

命令模式输入行号+G

末行模式输入行号可以进入指定行

4.跳转文件首

gg（命令模式）

5.跳转文件尾

G（命令模式）

6.自动格式化程序

gg=G（命令模式）

7.大括号对应

%（命令模式）

8.删除单个字符

x（命令模式）

9.删除一个单词

dw（命令模式，光标置于首字母）（delete word）

10.删除某个字符到结尾

D（命令模式）

d$（命令模式）

11.删除光标模式到行首

d0（命令模式）

12.光标移到行首

0（命令模式）

13.光标移到行位

$（命令模式）

vim基本操作-删除

1.在命令模式下

光标选中字符

按r按要替换的字符可以替换

2.命令模式下按V，用hjkl挪移光标选中要删的部分，按d（delete）

3.dd，删除指定行，光标所在行按dd

4.删n行，光标放在要删的第一行，n(n为要删的行数)dd

vim基本操作—复制粘贴

1.复制一行

yy

复制多行 nyy

2.粘贴

p

会粘贴到光标所在行下一行

P

会粘贴到光标所在行的上一行

3.所有删除的内容都是剪切的内容，可以粘贴

vim基本操作-查找替换

1.找设想内容，

命令模式下按”/“，输入查找的词，回车

使用n检索下一个

2.找看到的内容

把单词选在单词任意一个字符上，按*往后找

按#往前找

3.光标移到要替换的行上

换到末行模式

输入:s /原数据/替换数据

4.通篇替换

进入末行模式

:%s /原数据/替换数据 （只是替换末行第一个）

:%s /原数据/替换数据/g（可以替换每行所有数据）

5.替换某个区域的数据

进入末行模式

:1起始行号,终止行号s /原数据/替换数据/g

6.切换到末行模式

Ctrl+p切换到上一条命令

Ctrl+n切换到下一条命令

vim基本操作-其他

1.命令模式下u，撤销命令

反撤销（撤销撤销命令)Ctrl+r

2.分屏

:sp(末行模式)

切为上下两部分

可以不断分屏

Ctril+ww可以切换光标所在分屏

:q

退出当前分屏

:qall

退出当前所有分屏

:vsp

分竖屏

3.将光标置于要查看单词上面

命令模式按K，指定卷nK

进入man page

4.查看宏定义

{d（命令模式）

查看定义语句

vim基本操作-其他

5.在末行模式下，

:! shell命令

vim配置思路

cd /etc/vim

vi vimrc

上引号开头的是注释

gcc编译四步骤

1.四步骤：预处理，编译，汇编，链接

2.hello.c预处理hello.c

预处理：展开宏，头文件

替换条件编译

删除注释，空行，空白

gcc -E

3.编译得到hello.s

编译：检查语法规范

gcc -S

4.汇编得到hello.o，是一个二进制文件

汇编：将汇编指定翻译成机器指令

gcc -c

5.链接生成a.out

链接：数据段合并，地址回填

6.消耗时间和系统资源最多是编译

gcc编译常用参数

1.头文件和原码不在同一级目录下，需要指定头文件

gcc -I头文件所在目录 hello.c -o hello

-I: 指定头文件所在目录位置

2.-c：只做预处理，编译，汇编，得到二进制文件

3.-g：编译时添加调试语句

gdb调试工具，编写程序时出现的语法错误之外的东西

4.-On n=1~3 编译优化，n越大优化越多

5.-Wall 显示所有的警告信息

6.-D：向当前的程序当中“动态”注册一个宏定义

一般作为开关，需要用到调试语句时打开

动态库和静态库理论对比

1.使用库可以提高编写效率

2.静态库是以静态文件的形式存放

静态库需要和源程序一起编译到可执行文件当中

优点是调用速度快

适用于：对空间要求较低，对时间要求较高的核心程序中

启动程序用到的是静态库

3.动态库（共享库）

适用于：对时间要求较低，对空间要求较高

4.大多数情况下使用动态库

静态库制作

1.静态库编译：

第一步：先将编写的c文件编译

gcc -c 文件名.c -o 文件名.o

第二步：ar rcs lib库名.a file1.o

2.编写程序用到库中的内容时，需要将库与C语言原程序一起编译

gcc 文件名.c lib库名.a -o test

./test

静态库使用及头文件对应

1.gcc 文件名.c lib库名.a -o test -Wall

-Wall会显示所有的警告信息

2.需要有函数定义和函数声明，否则系统会做隐式声明

隐式声明所识别的是int add（int，int）;

不是隐式声明的格式会出现错误而不是警告

3.头文件首位

#ifndef MYMATH_H

#define MYMATH_H

#endif

在要执行的C语言原程序中输入

#include "mymath.h"

动态库制作及使用

1.制作过程

第一步：将.a文件生成.o文件（要求生成与位置无关的代码 -fPIC）

gcc -c 文件名.c -o 文件名.o -fPIC

第二步： 使用 gcc -shared 制作动态库

gcc -shared -o lib库名.so 文件名.o（这些原文件与制作静态库的原文件不同，差-fPIC）

第三步：编译可执行程序时，指定所使用的动态库

-l用来指定库

-L指定库路径

gcc test.c -o a.out -l动态库名(要去掉lib和.so) -L./lib

第四步：运行可以执行的程序

./a.out

2.延迟绑定：动态库绑定地址相较静态库要晚

3.LSB表示小端码存储

动态库加载错误原因及解决方式

1.

error while loading shared libraries: libraries.so: cannot open shared object file: No such file or directory

运行可以执行的程序

./a.out 出错！！！！！

原因：链接器： 工作于链接阶段，工作时需要 -l 和 -L

动态链接器： 工作于程序运行阶段，工作时需要提供动态库所在目录位置

2.

解决办法：通过环境变量：export LD_LIBRARY_PATH=./lib（动态库路径）

./a.out

3.

永久生效办法：环境变量是进程概念，关掉终端再次打开环境变量不在生效，应该修改配置文件

.bashrc建议使用绝对路径

第一步：vi ~/.bashrc

第二步：写入export LD_LIBRARY_PATH=./lib 然后：wq

第三步： . .bashrc或者source .bashrc

第四步：重启终端

./a.out

4.C库是动态库

5.ldd a.out

会显示运行程序之后会加载哪些动态库

6.拷贝自定义动态库到/lib（标准C库所在位置）

sudo cp lib库名.so /lib/x86_64-linux-gnu/

不建议使用该方法

7.配置文件法（永久修改）

第一步：sudo vi /etc/ld.so.conf

第二步：写入动态库绝对路径，保存

第三步：sudo ldconfig -v

a.out

改变动态库的绝对路径会使这个方法失效

数据段合并

1.

stack高地址向低地址用

heap低地址向高地址用

@plt位于user

2.text段不能任意改变，只读 ro

rodata存放常量和只读数据 ro

text rodata可以合并

bss和data权限为rw

bss和data可以合并

3.Linux下，一次最少使用4K内存

gdb调试基础指令

1.gcc检查语法错误

2.-g 使用该参数编译可以执行文件，得到调试表

gcc -g main.c -o main（加了-g才能用gdb）

3.gdb检查逻辑错误

4.gcc 文件名.c -o gdbtest

5.gcc 文件名.c -o gdbtest2 -g

6.gcc gdbtest.c -o a.out -g 编译

gdb a.out 进入调试

在（gdb）后面加“l”或者“list”

在（gdb）后面加“list 1”，使得从第一行开始显示十行，再在（gdb）后面再写”l“，会出现后续的行

7.设置断点

在gdb后面输入“break”和“b”

e.g

b 52

8.（gdb）后输入run，执行程序到断点处，断点处语句没有执行

（gdb）后面输入“s”或“step”，下一条命令，不会越过函数

（gdb）后面输入“n”或“next”，下一条命令，会越过函数

9.如果函数是系统函数只能用“n“，不能用”s”

10.until 循环次数 可以退出循环

11.p 变量

print 变量

可以查看变量

12.continue

继续执行断点后续命令

13.quit：退出gdb当前调试

1.用gdb调试查找段错误出现位置

段错误是访问了不可访问的内存

用gdb打开一个程序，直接“run”，程序停下的位置就是段错误的位置

2.start

默认从当前程序第一行开始运行

3.finish 可以结束当前函数调用，回到函数的调用点

4.set args 设置main函数命令行参数

可以有带参数的main函数，在“./文件名”后面加上参数

在（gdb）后面加上“set args 参数 参数”（要设置在start之前），可以加入参数

5.run 参数 参数2，设置main函数参数

6.display

7.info b 查看断点信息

8.条件断点：b 行号 if 变量=数据

e.g b 20 if i=5

一般用于循环

9.ptype 变量 查看变量类型

在子函数中不能查看没有通过参数传入子函数的变量

10.栈里面存放栈帧

栈帧是随着函数调用而在stack上开辟的一片内存空间，用于存放函数调用时时产生的局部变量和临时值

有一个函数调用就会产生一个栈帧，调用结束，栈帧消失

调用子函数main函数的栈帧不会消失，因为main函数没有结束

子函数栈帧中有形参和局部变量，子函数调用结束，子函数栈帧消失

11.利用指针可以在一片栈帧去修改另一片栈帧的值

12.backtrace：查看函数调用的栈帧和层级关系

frame：根据栈帧编号切换栈帧

bt：查看栈帧（#后面的是栈帧号）

frame 栈帧号

13.display 变量 设置跟踪变量

undisplay 变量 取消设置跟踪变量

gdb常见错误说明

常见错误

编译没有加“-g”

用gdb打开文件

list会出现 没有符号被读取，请使用“file”命令

解决方法

1.quit，重新编译

2.file a.out（a.out必须经过gdb调试）

makefile

1.Makefile实际上是一个脚本文件，脚本把一些命令的集合批量放在一个文件里，统一执行。脚本可以干任何事情，Makefile用处单一。

2.Makefile里面内容

gcc hello -o hello

hello:hello.c

gcc hello.c -o hello(必须有一个tab缩进)

3.Makefile重要内容

命名：

1.makefile

2.Makefile

备注：如果是其他名字，则不能使用make命令

一个规则：

目标：依赖条件

（一个tab缩进）命令

1.目标的时间必须晚于依赖条件的时间，否则，更新目录

2.依赖条件如果不存在，找寻新的规则去产生依赖

默认第一个是终极目标，可以写入“ALL:文件名”，规定生成的最终文件

基本规则：1.若想生成目标，检查规则中的依赖条件是否存在，如不存在，则需要寻找是否有规则用来是生成该依赖文件

2.检查规则中的目标是否需要更新，必须先检查它的所有依赖，依赖中有任意一个被更新，则目标必须更新

两个函数：

wildcard函数

src=$(wildcard*.c) :匹配当前工作目录下所有.c文件，将文件名赋值给列表，赋值给变量src

patsubst把src变量里所有后缀为.c的文件替换成.o

obj=$(patsubst %.c,%.o,$(src))将参数3中，包含参数1的部分，替换成参数2

3个自动变量：

$@ 表示规则中的目标，在规则的命令中（在依赖条件中不行），表示规则中目标

$< 表示规则中的第一条件（再规则的命令中）

$^ 表示规则中的所有条件，组成一个列表（再规则的命令中）如果将该变量应用在模式规则中，它可将依赖条件列表中依赖一次取出，套用模式规则

4.Makefile下另一种写法

hello:hello.o

gcc hello.o -o hello

hello.o:hello.c

gcc -c hello.c -o hello.o

5.终端输入命令“make”

得到编译后的文件

6.多个文件生成可执行文件用makefile

a.out:hello.c add.c sub.c div1.c -o a.out

gcc hello.c add.c sub.c div.c -o a.out

7.

a.out:hello.o add.o sub.o div1.c -o a.out

gcc hello.o add.o sub.o div.o -o a.out

hello.o:hello.c

gcc -c hello.c -o hello.o

add.o:add.c

gcc -c add.c -o add.o

sub.o:sub.c

gcc -c sub.c -o sub.o

div.o:div.c

gcc -c div.c -o div.o

8.makefile可以写入

clean: （clean没有依赖条件）

-rm -rf 文件名

‘-’作用是删除不存在文件时，不报错

终端输入

make clean -n

模拟执行

make clean

执行

9.“#”是makefile里面的注释符号

10.模式规则

比如都是.o文件依赖于.c文件

可以写成：

%.o:%.c

gcc -c $< -o $@

系统编程阶段说在前面的话

1.系统调用：

内核是当前操作系统的核心程序，服务于上层应用

Linux2.6有270多个函数

库函数数量很大

操作系统可以粗略看成内核

2.Linux原码没有open函数

3.浅封装

4.内核主要包括驱动程序，每一个驱动程序对应一个硬件设备，比如显卡，声卡，网卡

5.一个普通用户不能进内核，只有用系统调用才能进内核

比如printf函数通过write函数传给sys_write,进入内核，找到驱动

open函数

1.open/close函数

2.open函数有两种，一个有两个参数，一个有三个参数

3.const表示只读

pathname路径名

4.open函数会返回一个整数,打开成功返回-1

5.mode_t八进制的整型

6.fiag取值

O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR

O_APPEND（追加） O_CREAT（创建） O_EXCEL（是否存在） O_TRUNC（截断） O_NONBLOCK（非阻塞）

7.#include<unistd.h>包含open

#include<fcntl.h>包含O_RDONLY

8.示例

#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
​
int main()
​
{
•   int fd;
​
•   fd=open("./dict.cp",O_RDONLY | O_CREAT,0644);
​
•   printf("fd=%d\n",fd);
​
•   close(fd);
​
•   return 0；
}

9.O_TRUNC

#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
​
int main()
​
{
    int fd;
fd=open("./dict.cp",O_RDONLY | O_CREAT,0644 | O_TRUNC，0644);
​
printf("fd=%d\n",fd);
​
close(fd);
​
return 0；
}

文件若存在，截断成0，文件不存在，创建文件

10.创建文件时，指定文件访问权限，权限同时受umask影响

文件权限=mode&~umask

11.open常见错误

错误一：打开文件不存在：

    #include<unisted.h>
•   #include<fcntl.h>
•   #include<stdio.h>
    #include<errno.h>
    #include<string.h>
•   int main()
​
•   {
​
•       int fd;
​
•       fd=open("./dict.cp4",O_RDONLY);
•       printf("fd=%d,errno=%d:%s\n",fd,errno,strerror(errno));
​
•       close(fd);
​
•       return 0;
​
•   }

输出：fd=-1，errno=2：No such file or dictionnary

errno是内核变量，不需要定义

strerror翻译errno

错误二：以写方式打开只读文件

Permission denied 权限被拒绝

错误三：以只写方式打开目录

fd=-1，errno=21：Is a directory