linux(makefile-gdb-IO)03_makefile文件，gdb相关调试命令，pcd和文件描述符，虚拟地址空间，Linux系统IO函数的使用，Linux系统IO函数的使用_makefile 设置core

01 学习目标

1.熟练使用规则编写简单的makefile文件
2.熟练使用makefile中的变量
3.熟练使用makefile中的函数
4.熟练掌握gdb相关调试命令的使用
5.了解概念：pcd和文件描述符，虚拟地址空间
6.熟练掌握Linux系统IO函数的使用
open
read
write
lseek
7.了解阻塞和非阻塞的概念

02 makefike

1 makefile好处

一次编写，终身受益

2 makefile的命名规则

• makefile
• Makefile

3 makefile的三要素

• 目标
• 依赖
• 规则命令

4 makefile的写法

目标：依赖
tab键 规则命令

第一版本makefile:

app:main.c add.c sub.c div.c mul.c
	gcc -o app -I ./include main.c add.c sub.c div.c mul.c
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如果更改其中一个文件，所有的源码都重新编译。
可以考虑编译过程分解，先生成.o文件，然后使用.o文件得到结果

规则是递推的：
依赖文件如果比目标文件新，则重新生成目标。

app:main.o add.o sub.o div.o mul.o
	gcc -o app -I ./include main.o add.o sub.o div.o mul.o
main.o:main.c
	gcc -c main.c -I ./include
sub.o:sub.c
	gcc -c sub.c -I ./include
div.o:div.c
	gcc -c div.c -I ./include
add.o:add.c
	gcc -c add.c -I ./include
mul.o:mul.c
	gcc -c mul.c -I ./include
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第二版本makefile
可以定义变量ObjFiles=main.o add.o sub.o div.o …
变量的使用：$ ( ObjFiles ),$ (变量名)

ObjFiles = main.o add.o sub.o div.o mul.o
app:$(ObjFiles)
	gcc -o app -I ./include main.o add.o sub.o div.o mul.o
main.o:main.c
	gcc -c main.c -I ./include
sub.o:sub.c
	gcc -c sub.c -I ./include
div.o:div.c
	gcc -c div.c -I ./include
add.o:add.c
	gcc -c add.c -I ./include
mul.o:mul.c
	gcc -c mul.c -I ./include
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makefile的隐含规则:默认处理第一个目标

函数：
wildcard 可以进行文件匹配
patsubst 内容的替换

makefile的变量

• S@ 代表目标
• S^ 代表全部依赖
• S< 第一个依赖
• S? 第一个变化的依赖

第三版本makefile，使用函数wildcard，patsubst

# get all -c files
SrcFiles=$(wildcard *.c)
# all .c files --> .o files
ObjFiles=$(patsubst %.c,%.o,$(SrcFiles))
#目标文件用法:$(var)
app:$(ObjFiles)
	gcc -o app -I ./include $(ObjFiles)

#模式匹配规则，S@,S<，这些变量，只能在规则中出现
%.o:%.c
	gcc -c $< -I ./include -o $@
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@在规则前代表不输出该条规则的命令
规则前的“-”，代表该条规则报错，仍然继续执行

第四版本makefile
可以指定编译目标make test
增加清理目标：clean
使用make clean清理工程
@在规则前代表不输出该条规则的命令
规则前的“-”，代表该条规则报错，仍然继续执行

# get all -c files
SrcFiles=$(wildcard *.c)
# all .c files --> .o files
ObjFiles=$(patsubst %.c,%.o,$(SrcFiles))
#目标文件用法:$(var)
app:$(ObjFiles)
	gcc -o app -I ./include $(ObjFiles)

#模式匹配规则，S@,S<，这些变量，只能在规则中出现
%.o:%.c
	gcc -c $< -I ./include -o $@

test:
	echo $(SrcFiles)
	echo $(ObjFiles)
clean:
	@rm -f *.o
	rm -f app
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最终版makefile
定义伪目标：all
使用.PHONY，防止目标有歧义

# get all -c files
SrcFiles=$(wildcard *.c)
# all .c files --> .o files
ObjFiles=$(patsubst %.c,%.o,$(SrcFiles))
all：app app1

#目标文件用法:$(var)
app:$(ObjFiles)
	gcc -o app -I ./include $(ObjFiles)

app1:$(ObjFiles)
	gcc -o app -I ./include $(ObjFiles)

#模式匹配规则，S@,S<，这些变量，只能在规则中出现
%.o:%.c
	gcc -c $< -I ./include -o $@

test:
	echo $(SrcFiles)
	echo $(ObjFiles)

.PHONY clean all

clean:
	@rm -f *.o
	rm -f app
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执行指定的makefile

• make -f makefile1

03 gdb调试

1.使用gdb：编译的时候加-g参数
gcc func.c main.c -o app -I ./ -g

2.启动gdb:gdb app(对应可执行程序名)

3.在gdb启动程序

• r(un) 启动

• start 启动 -停留在main函数，分步调试

• n(ext) 下一条指令

• s(tep) 下一条指令，可以进入函数内部，库函数不能进

• q(uit) 退出gdb

• 设置启动参数 set args 10 6

• 设置断点

• 

• b 行号----主函数所在文件的行

• b 函数名

• b 文件名:行号

• l(ist)查看代码，默认显示10行
  – l – 显示主函数对应的文件
  – I 文件名：行号

• 删除断点，d(el)编号

• 查看断点i(nfo) b,得到编号

• c(ontinue) 跳到下一断点

• p(rint) 打印变量的值

• ptype 打印变量的类型

• set 设置变量的值
  – set argc=4
  – set argv[1]=“12”
  – set argv[2]=“7”

• display 显示变量的值，用于追踪，查看变量具体什么时候变化

• undisplay 删除显示变量，查看编号

• 设置条件断点 b line if i == 1

4.gdb跟踪core
设置生成：core:ulimit -c unlimited
取消生成：core:ulimit -c 0
设置core文件格式：

04 系统api与库函数的关系(pcd和文件描述符，虚拟地址空间)

系统函数调用：
文件描述符表：

05 Linux系统IO函数的使用

1.open

查看 man 2 open

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

• flags
  必选项：
  O_RDONLY 只读
  O_WRONLY只写
  O_RDWR 读写
  可选项：
  O_APPEND 追加
  O_CREAT 创建文件
  – O_EXCL 与O_CREAT一起使用，如果文件存在，则报错
  – mode权限位，最终(mode& ~umask)
  O_NONBLOCK 非阻塞

• 返回值：返回最小的可用文件描述符,失败返回-1，设置errno

2.close 关闭文件描述符

• int close(int fd);
• fd open打开的文件描述符
• 返回值:成功返回0，失败返回-1，设置errno
  

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<fcnt1.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf("./a.out filename\n");
		return -1;
	}
	int fd = open(argv[1],O_RDONLY|O_CREAT,0666);
	close(fd);
	return 0;
}
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3.read 读

• ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count)
• fd 文件描述符
• buf 缓冲区
• count 缓冲区大小
• 返回值：
  失败返回-1，设置errno
  成功返回读到的大小
  0代表读到文件末尾
  非阻塞的情况下read返回-1，但是此时需要判断errno的值

4.write 写

• ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t count);
• fd 文件描述符
• buf 缓冲区
• count 缓冲区大小
• 返回值
  成功，返回写入的字节数
  失败，返回-1，设置errno
  0,代表未写入

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<fcnt1.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf(“./a.out filename\n”);
		return -1;
	}
	int fd=open(argv[1],O_RDONLY);
	
	//读，输出到屏幕
	char buf[256];
	int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
	
	write(STDOUT_FILENO,buf,ret);
	//改进：循环读取，读到0结束
	close(fd);
	return 0;
}
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5 lseek 移动文件读写位置

• off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence)
• fd 文件描述符
• offset 偏移量
• whence
  SEEK_SET 文件开始位置
  SEEK_CUR 当前位置
  SEEK_END 结尾
• 返回值：
  成功：返回当前位置到开始的长度
  失败：返回-1，设置errno

需求：打开一个文件，写入内容：helloworld,然后读取一下该文件的内容，输出

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<fcnt1.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf(“./a.out filename\n”);
		return -1;
	}
	int fd=open(argv[1],O_RDWR|O_CREAT,0666);
	
	write(fd,"helloworld",11);
	//文件读写位置此时到末尾
	//需要移动读写位置
	lseek(fd,0,SEEK_SET);
	char buf[256]={0};
	int ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
	if(ret)
	{
		write(STDOUT_FILENO,buf,ret); //STDIN_FILEND,STDERR_FILEEND
	}
	close(fd);
	return 0;
}
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lseek的作用：

• 移动文件读写位置
• 计算文件大小

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<fcnt1.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf(“./a.out filename\n”);
		return -1;
	}
	//1.open
	int fd=open(argv[1],O_RDONLY);
	//2.lseek,得到返回值
	int ret = lseek(fd,0,SEEK_END);
	printf("file size is %d\n",ret);
	//3.close(fd);
	close(fd);
	return 0;
}
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• 拓展文件

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include<fcnt1.h>
#include<unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
	if(argc!=2)
	{
		printf(“./a.out filename\n”);
		return -1;
	}
	//1.open
	int fd=open(argv[1],O_WRONLY|O_CREAT,0666);
	//2.lseek,拓展文件
	int ret = lseek(fd,1024,SEEK_END);
	//需要至少写一次，否则不能保存
	write(fd,"a",1);
	//3.close(fd);
	close(fd);
	return 0;
}
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06 阻塞和非阻塞的概念

阻塞的概念：

read函数在读设备或者读管道，或者读网路的时候
输入输出设备对应/dev/tty

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcnt1.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
int main(int argc,char *argv[])
{	
	//O_NONBLOC将设备的阻塞状态改成非阻塞
 	int fd = open("/dev/tty",O_RDWR|O_NONBLOCK);
 	char buf[256];
 	int ret = 0;
 	while(1）
 	{
 		ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
 		if(ret<0)
 		{
 			perror("read err:");
 			printf("ret is %d\n",ret);
 		}
 		if(ret)
 		{
 			printf("buf id %s\n",buf);
 		}
 		printf("haha\n");
 		sleep(1);
 	}
 	close(fd);
 	return 0;
}
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07 fcntl函数设置非阻塞

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcnt1.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
int main(int argc,char *argv[])
{	
	//O_NONBLOC将设备的阻塞状态改成非阻塞
 	//int fd = open("/dev/tty",O_RDWR|O_NONBLOCK);
 	int fd = open("/dev/tty",O_RDWR);
	//fcnt1()函数，设置非阻塞
	
	int flags = fcnt1(fd,F_GETFL);
	flags|=O_NONBLOCK;
	fcnt1(fd,F_SETFL,flags);
	
 	char buf[256];
 	int ret = 0;
 	while(1）
 	{
 		ret = read(fd,buf,sizeof(buf));
 		if(ret<0)
 		{
 			perror("read err:");
 			printf("ret is %d\n",ret);
 		}
 		if(ret)
 		{
 			printf("buf id %s\n",buf);
 		}
 		printf("haha\n");
 		sleep(1);
 	}
 	close(fd);
 	return 0;
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