1.Unix，Linux起源与编译原理

一.UNIX操作系统 

 作者：丹尼斯.里奇，肯.汤普逊

 版权：贝尔实验室

 时间：1971

 特点：多用户，多任务（多进程），多CPU（多种CPU架构），高安全，高可靠，高性能，高稳定

 应用：构建大型服务器的商业服务器，移动终端的嵌入式手持设备。

 三大派生版本：

  各大公司对Unix进行的升级扩展：

   IBM，SUN\Oracle,HP

  有界面支持的：

   MacOS

  开源免费的：

   Linux

二.Linux操作系统

 类Unix系统，开源免费，应用于消费类电子，网络设备，服务器等，Linux严格来说指的是内核，各个公司对它添加界面形成不同风格的发现版。

 

 标志：企鹅，意味着它属于全世界。

 

 相关知识：

  1.Minix:在各大学免费开源的Unix,Linux就起源于它

  2.GNU工程：世界上最大的开源组织，也是Linux的维护者，所以Linux也叫GNU Linux

  3.POSIX标准：统一的系统编程接口规范，Unix和Linux都支持遵守此规范，所以这两个系统的接口基本通用。

  4.GPL公共许可证：A遵循了GPL标准，那么使用A开发的出来的B也不能收费。

 

 

Linux:

版本号：

  A-B-C

  A：内核大幅更新

  B：重要修改，奇数代表测试，偶数代表稳定版

  C：有补丁要升级

 

 

  2003年之后 A-B-C-D-E 前面三个不变

  D：内核构建的次数

  E：添加的一些描述信息

 

 

 特点：

  1.遵循了GPL

  2.开放 目前全世界的程序员还对它进行着升级改造

  3.继承了Unix,多用户，多任务

  4.设备具有独立性

  5.丰富的网络通信

  6.安全，可靠

  7.可移植性强

 

 

 常见的发行版：

  Ubuntu（市场占有率第一）

  StartOS（国有比较好）

  CentOS(做服务器用这个比较好)

  debian

  redhat

  Oracle

 

 

四：编译器

 GNU编译框架

 1.支持众多编译语言

  C++,C,JAVA,Objective-C,Ada

 2.支持各种编译平台

  U\L\W

 3.构建过程（build）

  a.c -> a.out

  a.c -> a.i 预处理 gcc -E

  a.i -> a.s 汇编 gcc -S

  a.s -> a.o 编译 gcc -c

  a.o -> a.out 链接gcc a.o

 

 4.查看版本信息

  通过gcc -v来查看

  编译器的版本号 gcc version 4.8.1

  编译器位数 i686 -linux0-gnu

  所支持的语言 C/C++

  头文件路径 /usr/include

 

 5.文件类型

  .c 源代码文件

  .h 头文件

  .i 预处理文件

  .s 汇编文件

  .o 目标文件

  .a 静态库文件

  .so 共享库文件

  .gch 编译后的头文件，file.h file.gch（优先使用）

 

 6.编译单个文件

  -c 只编译不链接

  -E 预处理

  -S 汇编

  -Wall 尽可能多的生成警告信息

  -Werror 把警告信息当作错误处理

  -g 生成调试信息，gdb来调试

  -x 指定要编译的语言

  -pedantc 以ANSI标准检查语法（本来默认以GNU标准进行检查编译，但是GNU兼容ANSI,而且会多一些自己私有的语法，用这个参数就会只用ANSI这个标准来检查）

 

 7.编译多个文件

  ①头文件的作用

   声明一些外部变量和外部函数

   定义宏常量，宏函数

   类型的设计，类型重定义

   在头文件中包含其他头文件

   借助“头文件卫士”防范重复包含

  ②防止头文件相互包含

   a.h -> b.h ->a.h

   这个时候定义c.h把两者共用的部分移动到c.h

  ③包含头文件与不包含头文件

   如果没有头文件，编译器会猜测函数的格式（返回值猜测成int，参数根据实参的类型去猜测）

   #include ""先在当前文件夹寻找，如果找不到，再到系统指定的位置去查找

   #include <>系统指定的位置去查找

   编译器也可以指定头文件的查找路径 -I path

 

  ④编译单个.c文件 然后再合并生成可执行文件

   gcc -c code.c -> code.o

   gcc code.o -> a.out

 

  ⑤编写Makefile脚本

 

 8.预处理指令

  #include 包含头文件

  #define 定义宏常量或宏函数

  #undef 取消宏定义

  #if 判断

  #elif 当if为假再次进行判定

  #else if判断为假

  #endif 结束判断

  #ifndef 判断没有定义宏

  #ifdef 判断定义宏

  ## 连接两个标识符形成一个新的标识符

  # 转换字符串字符串字面值

  #error 生成错误信息

  #warning 生成警告信息

 

  #pragma pack（1/2/4） 设置结构体补齐，对齐的字节数（大于所设置的这个数，才改这个类型的对齐数）

 

  #pragma GCC poison key 将key设置为病毒（一旦使用key，编译的时候就会报错使用病毒）

 

  #line 设置代码的行号

 

 9.预定义的宏

  __BASE_FILE__ 当前编译的文件名(都是双下划线)

  __FILE__ 代码所在的文件名

  __LINE__ 获取行号

  __FUNCTION__ 获取函数名

  __func__ 同上

  __DATA__ 获取日期

  __TIME__ 获取时间

  __cplusplus 判定是C编译器还是C++编译器

 

 10.与编译器相关的环境变量

  vi ~/.bashrc

  C_INCLUDE_PATH 设置C语言头文件路径

  export CPATH=/home/wangdama/ 设置C语言头文件路径

  LIBRARY_PATH 设置查找库文件路径（静态和共享，编译时查找）

  LD_LIBRARY_PATH 动态加载库文件路径（运行时）

  添加环境变量：source ~/.bashrc

  删除环境变量要关闭重新打开才有效（这是我所用的终端的一个BUG）

五：库

 库（库文件）：就是代码的集合，把若干个目标文件合并在一起形成的集合

 1.分久必合（方便使用），合久必分（文件维护）

 2.库文件的分类：

  静态库：调用者把所需的代码从静态库中直接拷贝到可执行文件中

  共享库（动态库）：调用者把所需的代码先在共享库中确认，当执行会把共享库和可执行文件一起加载，当需要执行共享库的代码时，直接从可执行文件中跳转过去,.so,.dll

 3.静态库：编译出的静态库相对比较大，不易修改，但是执行效率高

 4.共享库：编译出的共享库相对比较小，容易修改，但是执行效率不高（相对而言）

 

六：静态库

 创建静态库：

  1.gcc -c code.c -> code.o

  2.ar -r libname.a code.o .....若干个.o文件

 调用静态库：

  静态库是需要与调用者一起编译（拷贝）。

  1.直接调用(调用者和静态库在同一目录下)

   gcc hello.c libname.a

  2.设置环境变量LIBRARY_PATH,配合-lname

  vi ~/.bashrc

  export LIBRARY_PATH = $LIBRARY_PATH:path

  关闭终端

   gcc hello.c -lname

  3.-Lpath配合-lname

   gcc hello.c -L/home/wangdama/pratice -lmath

 

  ar命令：

   -r生成静态库

   -q 向静态库中追加目标文件

   -t向静态库中删除目标文件

   -t显示静态库中所有的目标文件

   -x 把静态库展开成目标文件

 

  练习：

  1.实现strlen strcat strcpy strcmp 函数，制作成libstring.a，并用三种方法调用

七：共享库

 创建共享库

 -fpic位置无关，代码段的地址都使用的是相对位置

 1.gcc -fpic -c code.c ->code.o

 2. gcc -shared -o libname.so code.o

 与调用静态库的方法一致

 当静态库和共享库同时存在时候，优先调用共享库 -static强制调用静态库

 

 共享库的运行

  调用共享库的可执行文件运行时候需要共享库一起加载并执行。

  运行时查找共享库需要从LD_LIBRARY_PATH指定的位置加载

  export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:path

 

  共享库相关命令：

   -fpic:小模式，生成的位置无关目标文件相对较小，速度较快，但是只有个别平台支持

 

   -fPIC：大模式，生成的位置无关目标文件相对较大，速度相对较慢，但所有平台都支持

 

   ldd:查看可执行文件所依赖的共享库文件

 

   ldconfig:

    LD_LIBRARY_PATH环境变量所配置的路径会记录到ld.so.conf，每次开机时会把共享库加载到ld.so.cache文件中，以此来提高共享库的运行速度，ldconfig可以重新生成ld.so.cache，而不用等到开机

 

 动态加载共享库

  在编译时不再查找共享库，在运行时才去查找加载共享库

  #include <dlfcn.h>

 

  打开共享库

  void *dlopen(const char *filename, int flag);

  filename:库名或路径，如果只有库名则其LD_LIBRARY_PATH去查找

  flag:

   RTLD_LAZY延迟加载，使用的时候才加载

   RTLD_NOW立即加载，程序执行时就被加载

  返回值：成功返回共享库的句柄，失败返回NULL

 

  查找函数

  void *dlsym(void *handle, const char *symbol);

  handle:共享库的句柄，dlopen的返回值

  symbol：函数名

  返回值：成功返回函数指针，失败返回NULL

 

 

  关闭共享库

  int dlclose(void *handle);

  handle:共享库的句柄，dlopen的返回值

  返回值：返回0成功，非零失败

 

  查看错误

  char *dlerror(void);

  当dlopen，dlsym,dlclose执行出错再调用此函数获取错误信息

 

  编译时gcc main.c -ldl

 

 

八：辅助工具

 nm:查看目标文件，静态库，共享库，可执行文件中的符号列表。

 

 strip:减肥，删除目标文件，静态库，共享库，可执行文件中的符号。

 

 objdump:显示二进制模块的汇编信息

 

 

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