Linux第二次报告20135221

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学习计时：共xxx小时

读书：

代码：

作业：

博客：

一、学习目标

1. 熟悉Linux系统下的开发环境
2. 熟悉vi的基本操作
3. 熟悉gcc编译器的基本原理
4. 熟练使用gcc编译器的常用选项
5 .熟练使用gdb调试技术
6. 熟悉makefile基本原理及语法规范
7. 掌握静态库和动态库的生成

二、学习资源

1. 教材：第一章，第七章

2. 《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》第三章3.1-3.5

3. 课程资料：https://www.shiyanlou.com/courses/413 实验二，课程邀请码：W7FQKW4Y

4. Vim编辑器：https://www.shiyanlou.com/courses/2

5. Linxu系统编程：https://www.shiyanlou.com/courses/24，实验2、3、4

6. 教学视频：http://pan.baidu.com/s/1kTHxOFl ,可以参考第十个视频

三、学习方法

1. 进度很重要：必须跟上每周的进度，阅读，练习，问答，项目。我会认真对待每一位同学，请你不要因为困难半途而废。

2. 问答很重要：遇到知识难点请多多提问，这是你的权利更是您对自己负责的义务。问答到博客园讨论小组：http://group.cnblogs.com/103791/

3. 实践很重要：解决书中习题，实践书中实例，完成每周项目，才算真的消化了这本好书。通过实验楼环境或自己安装的虚拟机在实践中进行学习

4. 实验报告很重要：详细记录你完成项目任务的思路，获得老师点评和帮助自己复习。学习完成后在博客园中（http://www.cnblogs.com/）把学习过程通过博客发表，博客标题“信息安全系统设计基础第二周学习总结”

四、学习任务

（提示：请将要求学生完成的任务、测验或思考题列在此处）

1.教材第一章，第七章学习：阅读并消化教材内容（有部分考试内容）

2.《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》第三章3.1-3.5的学习（本周大部分考试内容都从这出，特别是与教材重复内容）

3.完成实验并发Blog

练习vimtutuor 至少一遍
使用vim 输入以下代码,联系使用“K”查找帮助文档：

练习gcc编译运行代码。
练习gdb调试代码。
把上述代码中除了main函数外的代码制作成一个静态库math.a和一个共享库math.so。
编写makefile，让代码编译，上述静态库和共享库的使用自动化。

五、后续学习预告（可选）：

教材第二章《信息的表示和处理》

六、学习过程

本次，我在朋友的帮助下，在电脑里装载了64位的虚拟机。然后学习使用了VIM,VIM是一个非常好的文本编辑器，很多专业程序员使用VIM编辑代码，VI来说，一开始就需要相当大的技能，但一旦掌握这些技能，则你将会越来越熟练，这跟五笔打字很类似。我们建议通过实践练习来学习具体来说通过VIMTUTOR来学习。只要在命令行中输入vimtutor,然后跟着教程练习就可以了。

大写“K”可以用来查找函数的帮助信息:查看 man page,命令模式下，将光标放在函数名上，按"K"可以直接察看 man page。
几个设置

:set nu 显示行号

:set ai 自动缩行

:set ts=4 设置一个 TAB 键等于几个空格

移动光标

[[ 转到上一个位于第一列的"{"

]] 转到下一个位于第一列的"{"

{ 转到上一个空行

} 转到下一个空行

gd 转到当前光标所指的局部变量的定义

#GCC#

GNU CC（简称为gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。

预处理：gcc –E hello.c –o hello.i;gcc –E调用cpp
编译：gcc –S hello.i –o hello.s;gcc –S调用ccl
汇编：gcc –c hello.s –o hello.o;gcc -c 调用as
链接：gcc hello.o –o hello ;gcc -o 调用ld

#GDB#

建议使用CGDB，比GDB好用，熟悉VC的调试方式，可以使用DDD。注意使用GCC编译时要加“-g”参数。参考gdb参考卡GDB最基本的命令有：

gdb programm(启动GDB)
b 设断点（要会设4种断点：行断点、函数断点、条件断点、临时断点）
run 开始运行程序
bt 打印函数调用堆栈
p 查看变量值
c 从当前断点继续运行到下一个断点
n 单步运行
s 单步运行
quit 退出GDB

#练习#

接下来，我学习了Vim编辑器的基本操作。

Vim共有六种模式：

普通模式(Normal mode)
插入模式(Insert mode)
可视模式(Visual mode)
选择模式(Select mode)
命令行模式(Command line mode)
Ex模式(Ex mode)

在普通模式中，有很多方法可以进入插入模式。比较普通的方式是按a（append／追加）键或者i（insert／插入）键。

在插入模式中，可以按ESC键回到普通模式。

在命令行模式中可以输入会被解释成并执行的文本。例如执行命令（:键），搜索（/和?键）或者过滤命令（!键）。在命令执行之后，Vim返回到命令行模式之前的模式，通常是普通模式。

#三种常用模式的切换#

vim启动进入普通模式，处于插入模式或命令行模式时只需要按Esc或者Ctrl+[(这在vim课程环境中不管用)即可进入普通模式。普通模式中按i（插入）或a（附加）键都可以进入插入模式，普通模式中按:进入命令行模式。命令行模式中输入wq回车后保存并退出vim。

1.输入以下命令进入Vim

$ vim practice_1.txt

直接使用vim也可以打开vim编辑器，但是不会打开任何文件。

$ vim

2.在进入vim后，按下i键进入插入模式。在该模式下您可以输入文本信息,下面请输入如下三行信息：

按Esc进入普通模式，在该模式下使用方向键或者h,j,k,l键可以移动游标。

按键	说明
h	左
l	右（小写L）
j	下
k	上
w	移动到下一个单词
b	移动到上一个单词

在普通模式下使用下面的键将进入插入模式，并可以从相应的位置开始输入

命令	说明
i	在当前光标处进行编辑
I	在行首插入
A	在行末插入
a	在光标后插入编辑
o	在当前行后插入一个新行
O	在当前行前插入一个新行
cw	替换从光标所在位置后到一个单词结尾的字符

从普通模式输入:进入命令行模式，输入w回车，保存文档。输入:w 文件名可以将文档另存为其他文件名或存到其它路径下

从普通模式输入:进入命令行模式，输入wq回车，保存并退出编辑

以下为其它几种退出方式：

命令	说明
:q!	强制退出，不保存
:q	退出
:wq!	强制保存并退出
:w <文件路径>	另存为
:saveas 文件路径	另存为
:x	保存并退出
:wq	保存并退出

普通模式下输入Shift+zz即可保存退出vim

进入普通模式，使用下列命令可以进行文本快速删除：

命令	说明
x	删除游标所在的字符
X	删除游标所在前一个字符
Delete	同x
dd	删除整行
dw	删除一个单词（不适用中文）
d$或D	删除至行尾
d^	删除至行首
dG	删除到文档结尾处
d1G	删至文档首部

除此之外，你还可以在命令之前加上数字，表示一次删除多行，如：

2dd表示一次删除2行

在普通模式下，你还可以使用dw或者daw(delete a word)删除一个单词，所以你可以很容易的联想到dnw(n替换为相应数字)表示删除n个单词

#行间跳转#

命令	说明
nG(n Shift+g)	游标移动到第 n 行(如果默认没有显示行号，请先进入命令模式，输入:set nu以显示行号)
gg	游标移动到到第一行
G(Shift+g)	到最后一行

小技巧：你在完成依次跳转后，可以使用Ctrl+o快速回到上一次(跳转前)光标所在位置,这个技巧很实用，比如当你在写代码时，忽然想起有个bug，需要修改，这时候你跳过去改好了，只需要按下Ctrl+o就可以回到你之前的位置。vim中会用很多类似的小技巧就等着你去发掘。

#行内跳转#

普通模式下使用下列命令在行内按照单词为单位进行跳转

命令	说明
w	到下一个单词的开头
e	到下一个单词的结尾
b	到前一个单词的开头
ge	到前一个单词的结尾
0或^	到行头
$	到行尾
f<字母>	向后搜索<字母>并跳转到第一个匹配的位置(非常实用)
F<字母>	向前搜索<字母>并跳转到第一个匹配的位置
t<字母>	向后搜索<字母>并跳转到第一个匹配位置之前的一个字母(不常用)
T<字母>	向前搜索<字母>并跳转到第一个匹配位置之后的一个字母(不常用)

#复制及粘贴文本#

普通模式中使用y复制
普通模式中，yy复制游标所在的整行（3yy表示复制3行）
普通模式中，y^ 复制至行首，或y0。不含光标所在处字符。
普通模式中，y$ 复制至行尾。含光所在处字符。
普通模式中，yw 复制一个单词。
普通模式中，y2w 复制两个单词。
普通模式中，yG 复制至文本末。
普通模式中，y1G 复制至文本开头。
普通模式中使用p粘贴
普通模式中，p(小写)代表粘贴至光标后（下）
普通模式中，P(大写)代表粘贴至光标前（上）

#剪切及粘贴#

其实前面讲得dd删除命令就是剪切，你每次dd删除文档内容后，便可以使用p来粘贴，也这一点可以让我们实现一个很爽快的功能——交换上下行：

ddp,就这么简单，即实现了快速交换光标所在行与它下面的行。

#替换和撤销(Undo)命令#

替换和Undo命令都是针对普通模式下的操作

命令	说明
r+<待替换字母>	将游标所在字母替换为指定字母
R	连续替换，直到按下Esc
cc	替换整行，即删除游标所在行，并进入插入模式
cw	替换一个单词，即删除一个单词，并进入插入模式
C(大写)	替换游标以后至行末
~	反转游标所在字母大小写
u{n}	撤销一次或n次操作
U(大写)	撤销当前行的所有修改
Ctrl+r	redo，即撤销undo的操作

#使用命令进行快速调整缩进操作#

这一小节学习如何在vim中进行快速缩进，缩进操作均在普通模式下有效

打开文件进行编辑

$ vim protocols

普通模式下输入15G，跳转到15行
普通模式下输入>> 整行将向右缩进（使用，用于格式化代码超爽）
普通模式下输入<< 整行向左回退
普通模式下输入:进入命令行模式下对shiftwidth值进行设置可以控制缩进和回退的字符数

#shiftwidth命令#

shiftwidth命令是指上一节>>命令产生的缩进（可以简写成sw）普通模式下输入:进入命令行模式下对shiftwidth值进行设置可以控制缩进和回退的字符数获取目前的设定值

:set shiftwidth?

设置缩进为10个字符

:set shiftwidth=10

输入ESC回到普通模式，再次尝试>>看缩进量是否变化

#调整文本位置#

命令行模式下输入:ce(center)命令使本行内容居中

:ce

命令行模式下输入:ri(right)命令使本行文本靠右

:ri

命令行模式下输入:le(left)命令使本行内容靠左

:le

#快速查找#

普通模式下输入/然后键入需要查找的字符串按回车后就会进行查找。？与/功能相同，只不过？是向上而/是向下查找。进入查找之后，输入n和N可以继续查找 n表示继续查找，N反向查找

#高级查找#

普通模式下输入\*寻找游标所在处的单词
普通模式下输入\#同上，但 \* 是向前（上）找，#则是向后（下）找
普通模式下输入g\*同\* ，但部分符合该单词即可
普通模式下输入g\#同\# ，但部分符合该单词即可

以上查找n,N 的继续查找命令依然可以用

#使用vim编辑多个文件#

编辑多个文件有两种形式，一种是在进入vim前使用的参数就是多个文件。另一种就是进入vim后再编辑其他的文件。同时创建两个新文件并编辑

$ vim 1.txt 2.txt

默认进入1.txt文件的编辑界面

命令行模式下输入:n编辑2.txt文件，可以加!即:n!强制切换，之前一个文件的输入没有保存，仅仅切换到另一个文件
命令行模式下输入:N编辑1.txt文件，可以加!即:N!强制切换，之前文件内的输入没有保存，仅仅是切换到另一个文件

#恢复文件#

如果因为断电等原因造成文档没有保存，可以采用恢复方式，vim -r进入文档后，输入:ewcover 1.txt来恢复

$ vim -r 1.txt

#可视模式命令简介#

在普通模式下输入v（小写），进入字符选择模式，就可以移动光标，光标走过的地方就会选取。再次按下v会后就会取消选取。
在普通模式下输入Shift+v（小写），进入行选择模式，按下V之后就会把整行选取，您可以上下移动光标选更多的行，同样，再按一次Shift+v就可以取消选取。
在普通模式下输入 Ctrl+v（小写），这是区域选择模式，可以进行矩形区域选择，再按一次Ctrl+v取消选取。
在普通模式下输入d删除选取区域内容
在普通模式下输入y复制选取区域内容

#视窗操作简介#

vim可以在一个界面里打开多个窗口进行编辑，这些编辑窗口称为vim的视窗。打开方法有很多种，例如可以使用在命令行模式下输入:new 打开一个新的vim视窗，并进入视窗编辑一个新文件（普通模式下输入Ctrl+w也可以,但是Ctrl+w在chrome下会与chrome关闭标签页的快捷键冲突，所以使用该快捷键你可以在IE或其它浏览器进行练习），除了:new命令，下述列举的多种方法也可以在命令模式或普通模式下打开新的视窗：

命令行模式下输入:sp 1.txt 打开新的横向视窗来编辑1.txt
命令行模式下输入:vsp 2.txt 打开新的纵向视窗来编辑1.txt
普通模式下Ctrl-w s 将当前窗口分割成两个水平的窗口
普通模式下Ctrl-w v 将当前窗口分割成两个垂直的窗口
普通模式下Ctrl-w q 即 :q 结束分割出来的视窗。如果在新视窗中有输入需要使用强制符！即:q!
普通模式下Ctrl-w o 打开一个视窗并且隐藏之前的所有视窗
普通模式下Ctrl-w j 移至下面视窗
普通模式下Ctrl-w k 移至上面视窗
普通模式下Ctrl-w h 移至左边视窗
普通模式下Ctrl-w l 移至右边视窗
普通模式下Ctrl-w J 将当前视窗移至下面
普通模式下Ctrl-w K 将当前视窗移至上面
普通模式下Ctrl-w H 将当前视窗移至左边
普通模式下Ctrl-w L 将当前视窗移至右边
普通模式下Ctrl-w - 减小视窗的高度
普通模式下Ctrl-w + 增加视窗的高度

#创建加密文档#

$ vim -x file1

输入您的密码确认密码这样在下一次打开时，vim就会要求你输入密码

#在vim执行外部命令#

在命令行模式中输入!可以执行外部的shell命令

:!ls 用于显示当前目录的内容
:!rm FILENAME用于删除名为 FILENAME 的文件
:w FILENAME可将当前 VIM 中正在编辑的文件另存为 FILENAME 文件

#帮助系统#

#vim中的查看帮助#

普通模式下按F1打开vim自己预设的帮助文档
命令行模式下输入:h shiftwidth 打开名为shiftwidth的帮助文件
命令行模式下输入:ver 显示版本及参数

#功能设定#

#vim的功能设定#

可以在编辑文件的时候进行功能设定，如命令行模式下输入:set nu（显示行数），设定值退出vim后不会保存。要永久保存配置需要修改vim配置文件。 vim的配置文件~/.vimrc，可以打开文件进行修改，不过务必小心不要影响vim正常使用

#获取目前的设定#

命令行模式下输入:set或者:se显示所有修改过的配置
命令行模式下输入:set all 显示所有的设定值
命令行模式下输入:set option? 显示option的设定值
命令行模式下输入:set nooption 取消当期设定值

#set功能的说明#

命令行模式下输入:set autoindent(ai) 设置自动缩进
命令行模式下输入:set autowrite(aw) 设置自动存档，默认未打开
命令行模式下输入:set background=dark或light，设置背景风格
命令行模式下输入:set backup(bk) 设置自动备份，默认未打开
命令行模式下输入: set cindent(cin) 设置C语言风格缩进

我将全部的Vim命令练习了两至三遍，逐渐熟悉了它们的用法，虽然不能把所有命令都记在脑中，但是我把它们归纳在一起，学习时随时拿出来温习，我相信经过进一步学习与练习，我会更加熟悉Vim的命令与快捷键。

接下来，我学习了Linux系统编程

#gcc 支持编译的一些源文件后缀名#

后缀	源文件
.c	C语言源文件
.C .cc .cxx	C++源文件
.m	Object-C源文件
.i	经过预处理后的C源文件
.ii	经过预处理后的C++源文件
.s .S	汇编语言源文件
.h	预处理文件(头文件)
.o	目标文件
.a	存档文件

#gcc 编译程序的流程#

Tips：

Linux的可执行文件并没有像 Windows 那样有明显的.exe后缀名, 只需向其分配x(可执行)权限即可 sudo chmod u+x excutefile
作为Linux程序员，我们可以让gcc在编译的任何阶段结束，以便检查或使用该阶段的输出(这个很重要)

Tips：

gcc hello.c -o hello --- 第二个hello为文件名，名字任意取定(但是不能违反bash的规则) gcc hello.c -o "(-_-|||)", 但是作为一名优秀的程序员还是取个有意义的名字吧！
从程序员的角度来看，一个简单的-o选项可以省略很多中间步骤一次性输出可执行文件; 但从编译器的角度来看，这条命令的背后是一系列的繁杂的工作。

注意：*在XfceTerminal打开后的界面中输入：$gcc hello.c -o hello *如果没有error，说明编译成功，将会在当前目录生成一个可执行文件 hello *继续输入：./hello 就会运行该程序，在bash上打印出 Hello, Shi-Yan-Lou!

#GCC背后的故事#

gcc会调用预处理程序cpp，由它负责展开在源程序中定义的宏(上例：#include <stdio.h>)，向其中插入#include语句所包含的内容(原地展开stdio.h包含的代码)

在Xfce终端中输入

$ gcc -E hello.c -o hello.i

还记得.i后缀吗？hello.i这是一个经过预处理器处理之后的C源文件，在bash试试这个命令，然后用vim打开它。

gcc的-E参数可以让gcc在预处理结束后停止编译过程。

第二步，将hello.i编译为目标代码，gcc默认将.i文件看成是预处理后的C语言源代码，因此它会直接跳过预处理，开始编译过程。

$ gcc -c hello.i -o hello.o

同样，用vim打开.o文件看看和.i .c文件有什么不同？应该是一片乱码，是吧?(它已经是二进制文件了)

Tips:

请记住，gcc预处理源文件的时候(第一步)，不会进行语法错误的检查
语法检查会在第二步进行，比如花括号不匹配、行末尾没有分号、关键字错误......

第三步，gcc连接器将目标文件链接为一个可执行文件，一个大致的编译流程结束

gcc hello.o -o hello

#问题#

在按照步骤保存、运行、打印后，在Xfce终端中并不能找到文件。

#gcc 编译模块化的程序#

现在很多软件都是采用的模块化开发，通常一个程序都是有很多个源文件组成，相应的就形成了多个编译单元。gcc能够很好的处理这些编译单元，最终形成一个可执行程序

代码编辑和输入参考上述使用gvim程序输入，并在XfceTerminal界面使用gcc进行编译。

// hello.h

extern void print();

Tips: 以上的gcc hello_print.c hello_main.c -o hello可以看成是执行了一下3条命令

$ gcc -c hello_print.c -o hello_print.o

$ gcc -c hello_main.c -o hello_main.o

$ gcc hello_print.o hello_main.o -o hello

#GDB#

#GDB概述#

当程序编译完成后，它可能无法正常运行；或许程序会彻底崩溃；或许只是不能正常地运行某些功能；或许它的输出会被挂起；或许不会提示要求正常的输入。无论在何种情况下，跟踪这些问题，特别是在大的工程中，将是开发中最困难的部分，我们将学习gdb(GNU debugger)调试程序的方法，该程序是一个调试器，是用来帮助程序员寻找程序中的错误的软件。

gdb是GNU开发组织发布的一个强大的UNIX/Linux下的程序调试工具。或许，有人比较习惯图形界面方式的，像VC、BCB等IDE环境，但是在UNIX/Linux平台下做软件，gdb这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。一般来说，gdb主要帮忙用户完成下面4个方面的功能：

1.启动程序，可以按照用户自定义的要求随心所欲的运行程序。

2.可让被调试的程序在用户所指定的调试的断点处停住 (断点可以是条件表达式)。

3.当程序停住时，可以检查此时程序中所发生的事。

4.动态地改变程序的执行环境。

5.从上面来看，gdb和一般的调试工具区别不大，基本上也是完成这些功能，不过在细节上，会发现gdb这个调试工具的强大。大家可能习惯了图形化的调试工具，但有时候，命令行的调试工具却有着图形化工具所不能完成的功能。

#使用GDB#

gdb主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序，首先在编译时，必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器(cc/gcc/g++)的 -g 参数即可。如：

$ gcc -g hello.c -o hello

$ g++ -g hello.cpp -o hello

如果没有-g，将看不见程序的函数名和变量名，代替它们的全是运行时的内存地址。当用-g把调试信息加入，并成功编译目标代码以后，看看如何用gdb来调试。启动gdb的方法有以下几种：

1.gdb <program> program也就是执行文件，一般在当前目录下。

2.gdb <program> core 用gdb同时调试一个运行程序和core文件，core是程序非法执行后，core dump后产生的文件。

3.gdb <program> <PID> 如果程序是一个服务程序，那么可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试它。program应该在PATH环境变量中搜索得到。gdb启动时，可以加上一些gdb的启动开关，详细的开关可以用gdb -help查看。下面只列举一些比较常用的参数： -symbols <file> -s <file> 从指定文件中读取符号表。 -se file 从指定文件中读取符号表信息，并把它用在可执行文件中。 -core <file> -c <file> 调试时core dump的core文件。 -directory <directory> -d <directory> 加入一个源文件的搜索路径。默认搜索路径是环境变量中PATH所定义的路径。

#作业#

试着在上节课的例子中，使用 gdb 调试。