GNU开发工具的使用方法_gnu怎么用

一、vi编辑器使用方法

1.1 vi编辑器

• vi是UNIX系统内非常常见的全屏幕文本编辑器，同样Linux系统当然也有。习惯了Windows下的文件处理后，会感到vi非常不好用。vi的意思是Visual，它是一个立即反应的编辑程序，即可以立即看到操作结果。
• 我们为什么要学习vi呢？（1）所有类Unix系统都会内置vi文本编辑器，而其他的文本编辑器可能不存在；（2）很多软件的编辑接口都会主动调用vi；（3）vi具有具有编程能力，程序简单，速度非常快。
• vi有两种模式：输入模式和指令模式，输入模式用于输入文字资料，而指令模式用来下达一些编辑文件、存档、推出vi等操作指令

1.2 vi的基本命令

• （1）进入和离开vi
• 进入vi的方法为直接在系统提示符下输入“vi <文件名称>”，vi可以打开所需要编译的文档或创建一个新的文件并打开；离开vi的方式为在指令模式下输入“:q”直接退出vi，而输入“:wq”则表示保存后再离开。
• 注意，如果想从编辑模式切换到指令模式，则按“ESC”键，如果不知道处于什么模式，可以多按几次“ESC”键，如果系统发出哔哔声，则可以确定进入指令模式。
• （2）输入模式
• 进入输入模式有好几个指令如下：
• 新增(append)：输入a表示从光标所在位置后面开始新增资料；输入A表示从光标所在行最后面的位置开始新增资料。
• 插入（insert）：输入i表示从光标所在位置前面开始插入资料；输入I表示从所在行第一个非空白字符前面开始插入资料。
• 开始（open）：输入o表示在所在行下方新增一行并进入输入模式；输入O表示在所在行上方新增加一行并进入输入模式。
• （3）vi文档基本编辑
• vi文档的基本编辑包括文字的新增、修改、删除，还包括文字区块的搬移、复制等。
• 注意，编辑是指在指令模式输入进行操作，对文本进行诸如新增、修改、删除等基本编辑操作。
• 在指令模式下输入以下内容分别表示的含义：
• x：表示删除光标所在的字符；
• dd：表示删除光标所在的行；
• r：表示修改光标所在的单个字符，r后接要修正的单个字符；
• R：进入取代状态，新增资料会覆盖原来的资料，直至“ESC”回到指令模式终止；
• s：删除光标所在字符，并进入输入模式；
• S：删除光标所在行，并进入输入模式；
• u：表示恢复被删除的资料，类似于windows系统上的“撤销”功能；
• U：表示恢复光标所在行的所有改变。
• 习惯了Windows操作系统的用户，文档的输入和编辑都是在输入模式下完成的。而vi用起来看似很麻烦，但是上述的指令在任何UNIX LIKE终端上都可以使用，这就是学习vi的目的之一。
• 为了便于记忆和查找，下面把vi的输入模式常用的操作命令做成如下几个表格：
• vi常用输入模式命令：

• vi光标移动命令：

• vi删除操作命令：

• vi改变与替换操作命令：

• vi查询命令：

• vi拷贝与粘贴命令：

• vi文件保存及退出命令：

二、makefile的编写

• 在Linux系统中，make是一个非常重要的编译命令，无论是项目开发还是软件安装，make和make install命令都是经常要用到的。
• 利用make工具，可以将大型的开发项目分解为多个易于管理的模块make、makefile工具能简明地理清各个源文件之间错综复杂的关系。
• make工具可以自动完成编译工作，并可以对上次编译修改后的内容进行编译，因此，极大地提高了项目开发效率。

2.1 makefile简介

make工具最主要地功能就是通过makefile文件来描述程序之间地关系并自动给维护编译工作。makefile文件是按照某种语法进行编写，说明如何编译各个源文件并生成可执行文件，并定义源文件之间地依赖关系，下面是一个makefile示意：

edit : main.o kbd.o command.o display.o \
		insert.o search.o files.o utils.o
		cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \
			insert.o search.o files.o utils.o
main.o : main.c defs.h
		cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
		cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
		cc -c command.c
display.o : display.c defs.h buffer.h
		cc -c display.c
insert.o : insert.c defs.h buffer.h
		cc -c insert.c
search.o : search.c defs.h buffer.h
		cc -c search.c
files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
		cc -c files.c
utils.o : utils.c defs.h
		cc -c utils.c
clean :
		rm edit main.o kbd.o command.o display.o \
			insert.o search.o files.o utils.o
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• 上述makefile文件说明如下所示：
• （1）反斜杠（\）是换行的意思，我们可以将上面的内容保存在名字为“Makefile”或“makefile”的文件中，然后在终端进入该目录输入命令“make”就可以生成执行文件edit；如果要删除执行文件和所有中间目标文件，只要输入“make clean”即可。
• （2）依赖关系本质上说明了目标（target）文件是由哪些文件生成。在这个makefile中，目标文件（target）包含执行文件edit、中间目标文件（.o文件）、依赖文件（冒号后面的“.c”和“.h”文件）三类。每个“.o”文件都有一组依赖文件，而这些“.o”文件又是执行文件edit的依赖文件。
• （3）定义好依赖关系后，后续紧跟的一行定义了如何生成目标文件的操作命令，注意一定要以“Tab”键开头。
• （4）clean不是一个文件，它是一个动作名字，make就不会自动寻找文件的依赖性。
• 从上面个的例子可以看到，makefile文件作为一种描述文档通常包含三方面内容：（1）宏定义；（2）源文件之间的相互依赖关系；（3）可执行的命令。

2.2 make命令

• 在make命令后不仅可以出现宏定义，还可以跟其他命令行参数，这些参数指定了需要编译的目标文件，标准形式如下：
• targeta [target2 …] : [:] [dependent1 …] [;commands] [#…]
• [(tab) commands] [#…]
• 方括号中间的部分表示可选项。targets和dependents当中可以包括字符、数字、句点和“/”符号。除了引用，commands中不能含有“#”，也不允许换行。
• 通常情况下，命令行参数中智能含有一个“:”，此时command序列通常与makefile文件中某些定义文件间依赖关系的描述行有关。如果与目标相关联的那些描述行指定了相关的command序列，那就执行这些相关的command命令。
• 如果命令行参数中有两个冒号，则此时的command序列可能与makefile中所有描述文件的依赖关系的行有关。此时将执行那些与目标相关联的描述行所指向的命令，同时执行build-in规则。
• make命令本身可以带有四种参数：标志、宏定义、描述文件名和目标文件名，标准格式如下所示：
• make [flags] [macro definitions] [targets]
• UNIX系统下标志位flags选项的含义如下：
• （1）-f file：指定file文件为描述文件，如果file参数为“-”符号，则描述文件指向标准输入。如果没有“-f”参数，则系统将默认当前目录下名为“makefile”或“Makefile”的文件为描述文件。
• （2）-i：忽略执行命令返回的出错信息。
• （3）-s：沉默模式，在执行之前不输出相应的命令行信息。
• （4）-r：禁止使用build-in规则。
• （5）-n：非执行模式，输出所有执行命令，但并不执行。
• （6）-t：更新目标文件。
• （7）-q：make命令根据目标文件是否更新，返回“0”或非“0”的状态信息。
• （8）-p：输出所有宏定义和目标文件描述。
• （9）-d：Debug模式，输出有关文件和检测时间的详细信息。
• Linux系统下make标志位的常用选项与UNIX系统稍有不同，这里列出不同部分：
• （1）-c dir：在读取makefile之前改变指定的目录dir。
• （2）-I dir：当包含其他makefile文件时，利用该选项指定搜索目标。
• （3）-h：help文档，显示所有的make选项。
• （4）-w：在处理makefile之前和之后，都显示工作目录。
• 通过命令行参数中的target，可指定make要编译的目标，而且允许同时定义编译多个目标。如果没有指定目标，则系统默认target指向描述文件中的第一个目标文件。
• 下面举一个例子，清除编译过程中的中间文件如下所示：

clean:
	rm -f *.o
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2.3 隐含规则

• 在make工具中包含一些内置的隐含规则，这些规则定义了如何从不同的依赖文件建立特定类型的目标，UNIX系统通常支持基于文件扩展名的隐含规则：

.c : .o
	$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $<
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• 系统默认的常用的文件扩展名含义如下所示：
• （1）.o：目标文件；
• （2）.c：C源文件；
• （3）.f：FORTRAN源文件；
• （4）.s：汇编源文件；
• （5）.y：Yacc-C源语法。
• GNU make除了支持扩展名规则，还支持另一种隐含规则——模式规则。模式规则更常用，它可以定义更加复杂的依赖性规则，它非常类似于正则化，但是在目标名称的前面应该多加一个“%”。同时模式规则还能定义目标文件与依赖文件之间的关系，下面举一个例子，如何采用模式规则如何将任意一个“file.c”文件转换为“file.o”：

%.c : %.o
	$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $<
	#EXAMPLE#
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• 在Linux系统中，大多数软件是提供源代码的，而不是可执行文件，需要用户根据自己的系统进行配置、编译后，才能正常使用软件，因此，只有掌握了make工具，我们才能领略到自由软件Linux系统带来的便利。

三、gcc的使用

• gcc编译器能够实现从C、C++、Objective-C、汇编语言等源文件向运行在特定CPU硬件上的目标代码的转换。

3.1 gcc的语法及运行原理

• gcc语法格式如下所示：
• gcc [ option | filename ] …
• g++ [option | filename ] …
• 其中，option表示gcc的操作选项，filename是要处理的文件。
• 说明：gcc处理C语言，g++处理C++语言，这两个编译器生成新的程序需要四个阶段：预处理、编译、汇编、连接，他们能对输入文件做不同阶段的处理。
• （1）gcc（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）：对预处理过的文件（扩展名为“*.i”）预设为C语言，并在程序连接阶段采用C语言的连接方式处理。
• （2）g++：对预处理过的文件（扩展名为“*.i”）预设为C++语言，并在程序连接阶段采用C++语言的连接方式处理。
• 原始程序代码的扩展名表明程序所用的语言和相应的处理方法：

• 其他扩展名的文件由连接程序来处理，常用的包括：（1）.o：object file；（2）.a：archive file。
• 编译器把编译生成目标代码的任务的四个步骤的任务总结如下：
• （1）预处理：把预处理命令扫描处理完毕；
• （2）编译：把预处理后的结果编译成汇编或者目标模块；
• （3）汇编：把编译出来的结果汇编成具体CPU上的目标代码模块；
• （4）连接：把多个目标代码模块连接成一个大的目标模块。

3.2 gcc控制选项

• gcc的运行选项分为12类，他们从12个方面控制着gcc程序的运行，以达到特定的编译目标。
• 1、全局选项（Overall Options）
• 全局选项控制gcc的预处理、编译、汇编、连接四个步骤的运行，在缺省的情况下，着4个步骤都要执行。通过给定一些全局选项后，这些步骤都会被选择性执行，而产生一些中间处理文件。

2、语言相关选项（Language Options）

• 语言相关控制操作的控制选项主要如下表所示：

3、预处理相关选项（Preprocessor Options）

• 预处理选项控制预处理设置，下列选项均针对C预处理器，在正式编译之前对C源文件进行某种处理。需要注意的是这些选项要与‘-E’选项结合使用才有意义，因为它们的输出结果不能进行编译，预处理选项如下表所示：

4、汇编选项（Assembler Options）

5、连接选项（Linker Options）

• 连接选项用以编译器进行连接时，连接目标文件。

6、目录选项（Directory Options）

• 目录选项用于指定搜索路径，用来查找头文件、库文件和编辑器的成员，相关目录选项如下表所示：

7、警告选项（Warning Options）

• 警告选项是对于程序结构的诊断警告信息：

四、库文件管理与使用

4.1 库文件的命名及分类

• 在Linux系统中，可用的库文件都存放在“/lib”与“/usr/lib”中，库文件名表示为：“lib”+“库名”+“.so或者.a”。
• Linux系统下的库文件分为两大类：动态链接库（以.so结尾）与静态链接库（以.a结尾）。在默认状况下，gcc在链接时首先首先考虑动态链接库，其次再考虑静态链接库。有时候为了强制使用静态链接库，可以再编译时采用-static选项，例如再“/home/liang/lib”目录下有链接时需要的“libfoo.so”与“libfoo.a”，如下命令可以实现使得gcc再链接时只采用静态链接库：

$ gcc foo.c -L /home/liang/lib/ -static -lfoo -o foo
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• 注意：
• （1）已经开发的大多数库都采用动态链接库，Linux系统中目前可执行文件的标准格式未ELF格式，且ELF格式的可执行文件更方便于动态链接库的实现。
• （2）静态链接库再编译连接时，把库文件代码全部加载到可执行文件中，因此生成的文件较大，但是运行时就不再需要库文件了；然而动态链接库在编译连接时，没有将库文件的代码加载到可执行文件中，所以生成文件较小，但是运行时候需要加载文件。

4.2 库文件操作

• Linux系统常用的库文件操作命令包括ldd与ldconfig：
  1、ldd（Library Dependency Display）
• ldd的作用是显示一个可执行程序必需使用的共享库，示例如下：

$ ldd /usr/bin/du
linux-vdso.so.1 (0x00007ffd3f5df000)
libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fb27bbda000)
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fb27be08000)
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2、ldconfig

• 库文件安装到系统后，为了让动态链接库被系统所识别与共享，就需要运行ldconfig命令。ldconfig的用途主要为在默认检索目录（“/lib”与“/usr/lib”）、动态库配置文件（“/etc/ld.so.conf”）内，检索出可共享的动态链接库，进而创建动态载入程序（ld.so）所需的连接与缓存文件。其中，缓存文件默认为“/etc/ld.so.cache”，次文件保存了已经排好序的动态链接库名称列表，ldconfig通常在系统启动时运行，而当用户安装了一个新的动态链接库时，则需要手动运行该命令。
• 命令格式
• ldconfig [选项] [libs]
• 其中，该命令中的选项如下表所示：

4.3 库文件的使用

• 使用gcc编译器可以把库文件与自主开发的程序链接起来，在“/usr/lib”与“/lib”目录中包含了大部分的动态链接库，在执行连接操作时，首先需要检索这两个目录。有一些库文件可以存放于特定的目录中，在“/etc/ld.conf”配置文件中给出了这些目录的列表，连接程序也会对这些目录进行检索。在对共享库进行安装或更新后，需要执行ldconfig命令“/etc/ld.conf”文件中相对应的项。

五、调试工具的使用

• 调试Linux内核的工具主要包括kdb、gdb：
• （1）kdb（Kernel Debug）是SGI公司依据GPL开发的内奸Linux内核调试工具，它只能2.6版内核上调试，并且需要打上补丁，而且是在汇编级层面进行调试，优点是不需要两台机器进行调试；
• （2）GDB（GNU symbolic debugger）简单地说就是一个调试工具。它是一个受通用公共许可证即GPL保护的自由软件。让程序在你希望的地方停下，此时你可以查看变量、寄存器、内存及堆栈。更进一步你可以修改变量及内存值。GDB是一个功能很强大的调试器，它可以调试多种语言。

5.1 kdb的使用

• kdb是嵌入到Linux内核中，适用于内核空间程序代码的调试，比如进行设备驱动程序调试、内核模块调试。官方发布的Linux内核并不包含kdb，需要通过修改内核将kdb的源代码嵌入内核中，因此需要重新编译内核。
• 本文先假设已经安装了kdb，具体安装过程我会在以后的博文中详细介绍。kdb允许进行内存和寄存器修改、应用断点和堆栈跟踪等操作，根据这些操作kdb命令可以分为以下几大类：
• 1、内存显示与修改命令
• 常用的内存显示与修改命令包括md、mdr、mm、mmW如下表所示：

• 2、寄存器显示与修改命令
• 常用的寄存器显示与修改命令包括rd、rm与ef如下表所示：

• 3、设置断点命令
• 常用的设置断点命令包括：bp、bc、bd、be与bl如下表所示：

• 4、堆栈跟踪命令
• 常用的堆栈跟踪命令包括：bt、btp、btc与bta：
• （1）bt命令：选择地将堆栈帧地址作为参数，提供相关当前线程的堆栈信息。
• （2）btp命令：将进程标识作为参数，对这个进程进行堆栈回溯。
• （3）bta命令：对处于某种特定状态地所有进程进行回溯操作，如果不带参数则对所有进程进行回溯；也可以通过设置参数选择特定的进程，具体选项参数如下表所示：

5、其他命令

5.2 gdb的使用

1、gdb简介

• gdb（GNU Debugger）是GNU的调试器，通常与gcc（GNU Compiler Collection）配合使用，使用gdb进行调试时，编译程序需要指定-g或者-ggdb的编译选项如：

gcc -g main.c
gcc -ggdb main.c
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• 其中，-g只产生一般的调试信息；而-ggdb则产生gdb特有的调试信息，且可执行文件的大小会增加很多。
• gdb是一个程序调试工具，人们可以知道一个正在运行的程序内部发生的事情，利用gdb可以做四类事情来排除错误：（1）启动程序，并显示运行状况；（2）在设置的中断条件下，终止程序运行；（3）检测程序中止时所发生的事情；（4）修改程序文件。
  2、gdb的启动方法及其使用方法
• 启动gdb的方法如下：
• （1）gdb <program_1>：其中program_1就是执行文件，通常放在当前目录下。
• （2）gdb<program_2>core：采用gdb同时调试一个运行程序与core文件，core是程序非法执行后core dump后生成的一个文件。
• （3）gdb<program_3><PID_1>：如果一个程序是服务程序，该指令可以指定该服务程序的进程ID，gdb会自动地attach上并自动进行调试。
• gdb的使用方法如下：

gdb [-help] [-nx] [-q] [-batch] [-cd=dir] [-f] [-b bps] 
	[-tty=dev] [-s symfile] [-e prog] [-se prog] [-c core]
	[-x cmds] [-d dir] [prog[core|procID]]
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gdb命令的选项说明如下表所示：

• 下面再介绍gdb将会用到的一些命令如下表所示：