Linux 环境 C++ 编程

C++ 环境准备

sudo apt-get install g++ 安装编译器。
sudo apt-get install gdb 安装调试器。
在 vscode 中安装拓展

编译指令

简单：”g++ 选项 源文件名”，例如 g++ -o test main.cpp
高级：”g++ 选项 源文件名 输出选项 链接库”，例如 g++ -std=c++17 -Wall -O2 -I./include main.cpp -o my_app -L./lib -lpthread

1. 编译选项
   -std=c++17 指定 C++ 标准。
   -I./include 指定头文件搜索路径。
   -g 调试， Wall 警告。
   -On 编译、链接时优化，提高可执行程序运行速度，减慢编译速度，默认 -O0, 推荐 -O2 。
   -c 只编译不链接，常用于把源文件编译成静态库或动态库。

2. 输出选项
   -o 文件名 指定输出文件名。

3. 链接库
   -L./libs 指定库文件搜索路径。
   -l库文件名 链接库，若库文件名为 libpthread.so 则命令为 -lpthread 。

静态库和动态库

若动态库和静态库同时存在，编译器将优先使用动态库。

概念与特点

静态库：程序在编译时把库文件的二进制代码链接到目标程序中，这种方式称为静态链接。
如果多个程序中用到了同一静态库中的函数或类，就会存在多份拷贝。

• 静态库的链接在编译时期完成，执行时代码加载速度快。
• 目标程序的可执行文件较大，浪费空间。
• 程序的更新和发布不方便，一个静态库更新后，所有使用它的程序都需要重新编译。

动态库：程序在运行时把库文件的二进制代码载入。
如果多个进程中用到了同一动态库中的函数或类，内存中只会存在一份，避免了空间浪费问题

• 可实现进程间的代码共享，因此动态库也称为共享库。
• 程序升级较简单，无需重新编译程序，只需更新动态库即可。
• 需要提前设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。

制作

1. 制作静态库
   1.”g++ -c 源代码文件清单”，如 g++ -c source1.cpp source2.cpp source3.cpp
   2.”ar rcs lib库名.a 目标文件清单”，如 ar rcs libmylib.a source1.o source2.o source3.o

2. 制作动态库
   “g++ -fPIC -shared 源代码文件清单 -o lib库名.so”，如 g++ -fPIC -shared math.cpp -o libmymath.so

Makefile 与 CMake

Makefile

1. 在目录下创建文件 “Makefile” ，编写命令内容。开头需要使用 Tab 缩进，而非空格。
2. 运行命令 make 即可编译链接出可执行程序，使用 “./程序名” 运行。

   # # v1
   # test: main.cpp printhello.cpp factorial.cpp
   # 	g++ -o test main.cpp printhello.cpp factorial.cpp
   
   # # v2
   # CXX = g++
   # TARGET = test
   # OBJ = main.o printhello.o factorial.o
   # # make 时执行 g++, 先找 TARGET , TARGET 不存在找 OBJ， OBJ 不存在，编译三个 .cpp 文件生成 .o 文件
   # # 然后再链接 OBJ 文件，生成可执行文件 hello
   # $(TARGET): $(OBJ)
   # 	$(CXX) -o $(TARGET) $(OBJ)
   # # 编译 OBJ
   # main.o: main.cpp
   # 	$(CXX) -c main.cpp
   # printhello.o: printhello.cpp
   # 	$(CXX) -c printhello.cpp
   # factorial.o: factorial.cpp
   # 	$(CXX) -c factorial.cpp
   
   # v3
   CXX = g++
   TARGET = hello
   OBJ = main.o printhello.o factorial.o
   # 编译选项，显示所有的warning
   CXXFLAGS = -c -Wall
   # $@表示的就是冒号前面的TARGET，$^表示的是冒号后OBJ的全部.o依赖文件
   $(TARGET): $(OBJ)
   	$(CXX) -o $@ $^
   # $<表示指向%.cpp依赖的第一个，但是这里依赖只有一个
   # $@表示指向%.o
   %.o: %.cpp
   	$(CXX) $(CXXFLAGS) $< -o $@
   # 为了防止文件夹中存在一个文件叫clean
   .PHONY: clean
   # -f表示强制删除，此处表示删除所有的.o文件和TARGET文件
   clean:
   	rm -f *.o $(TARGET)

CMake

1. 在项目根目录下创建 .txt文件 CMakeLists.txt ，编写内容。

   cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
   
   project(test)
   
   set(CMAKE_CXX_STANDARD 20) # 指定 C++ 标准
   
   add_executable(test main.cpp factorial.cpp printhello.cpp)
   
   ## 自动查找当前目录下所有的源文件，并将列表赋值给变量 SRC_LIST
   #aux_source_directory(. SRC_LIST)
   
   ## 使用变量 SRC_LIST 编译程序，不用手写 main.cpp factorial.cpp ...
   #add_executable(test ${SRC_LIST})

2. 创建 “build” 文件夹 mkdir build ，进入该目录 cd build 。
3. 运行命令 cmake .. ，执行根目录的内容，在当前目录生成 “Makefile”。
4. 运行命令 make 即可编译链接出可执行程序，使用 “./程序名” 运行。

GDB 调试

待写

Linux 的系统错误

strerror() 函数在 <cstring> 中，用于获取错误代码对应的详细信息。
错误原因保存在全局变量 errno 中，值只有在库函数调用发生错误时才会被设置，当库函数调用成功时，errno 的值不会被修改，不会主动的置为0。

#include <iostream> 
#include <cstring>    // strerror()函数需要的头文件。 
#include <cerrno>     // errno 全局变量的头文件。 
#include <sys/stat.h> // mkdir()函数需要的头文件。 
using namespace std; 
int main() { 
	int iret=mkdir("/tmp/aaa/bb/cc/dd",0755); 
	if (iret!=0) { 
	cout << "iret=" << iret << endl; 
	cout << errno << ":" << strerror(errno) << endl; 
	perror("调用 mkdir(/tmp/aaa/bb/cc/dd)失败"); 
	} 
	iret=mkdir("/tmp/dd",0755); 
	if (ireet!=0) { 
	cout << "iret=" << iret << endl; 
	cout << errno << ":" << strerror(errno) << endl; 
	perror("调用 mkdir(/tmp/dd)失败"); 
	} 
} 

Linux 的信号

Linux 的文件 IO

<unistd.h>
open() 首个文件返回值为3，012已被文件描述符占用， close() 关闭，成功返回0失败-1。
int fd = open("a.txt", ...); 等于把文件描述符分配给 fd

1. O_RDONLY : 只读的方式打开
2. O_WRONLY ：只写的方式打开
3. O_RDWR ： 读写的方式打开
4. O_CREATE : 如果文件不存在，就创建文件
5. O_APPEND : 以追加的方式打开文件
   read() 读，成功返回实际读到的字节数，读到结束返回0，失败返回-1
   write() 写，成功返回写入字节数，失败返回-1
   lseek() 控制指针位置。

其他

grep 逐行扫描，并匹配的行打印出来
| 管道，ps -ef | grep nginx 查找并列出系统当前运行的 nginx 进程

Linux 的时间操作

Linux 的目录操作

access() 函数用于判断当前用户对目录或文件的存取权限。

stat 结构体

struct stat 结构体用于存放目录或文件的详细信息，成员变量比较多，重点关注 st_mode, st_size 和 st_mtime 成员。
注意：
st_mtime 是一个整数表示的时间，需要程序员自己写代码转换格式。
st_mode 成员的取值很多，用以下两个宏来判断：
S_ISREG(st_mode) 是否为普通文件，如果是，返回真。
S_ISDIR(st_mode) 是否为目录，如果是，返回真。

struct stat 
{ 
dev_t st_dev;    // 文件的设备编号。 
ino_t st_ino;     // 文件的i-node。 
mode_t st_mode;  // 文件的类型和存取的权限。 
nlink_t st_nlink;    // 连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1。 
uid_t st_uid;     // 文件所有者的用户识别码。 
gid_t st_gid;     // 文件所有者的组识别码。 
dev_t st_rdev;   // 若此文件为设备文件，则为其设备编号。 
off_t st_size;    // 文件的大小，以字节计算。 
size_t st_blksize; // I/O 文件系统的I/O 缓冲区大小。 
size_t st_blocks;   // 占用文件区块的个数。 
time_t st_atime;   // 文件最近一次被存取或被执行的时间， 
	// 在用mknod、 utime、read、write 与tructate 时改变。 
time_t st_mtime;   // 文件最后一次被修改的时间， 
	// 在用mknod、 utime 和write 时才会改变。 
time_t st_ctime;   // 最近一次被更改的时间，在文件所有者、组、 权限被更改时更新。 
}; 

stat() 库函数

// stat() 函数获取 path 参数指定目录或文件的详细信息，保存到 buf 结构体中。
int stat(const char *path, struct stat *buf); // 返回值：0-成功，-1-失败，errno 被设置。 

#include <stdio.h> 
#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <sys/stat.h> 
#include <unistd.h> 
using namespace std; 
int main(int argc,char *argv[]) 
{ 
if (argc != 2)  { cout << "Using:./demo 文件或目录名\n"; return -1; } 
struct stat st;  // 存放目录或文件详细信息的结构体。 
// 获取目录或文件的详细信息 
if (stat(argv[1],&st) != 0) 
{ 
cout << "stat(" << argv[1] << "):" << strerror(errno) << endl; return -1; 
} 
if (S_ISREG(st.st_mode)) 
cout << argv[1] << "是一个文件(" << "mtime=" << st.st_mtime << ",size=" << st.st_size 
<< ")\n"; 
if (S_ISDIR(st.st_mode)) 
cout << argv[1] << "是一个目录(" << "mtime=" << st.st_mtime << ",size=" << st.st_size 
<< ")\n"; 
} 

rename() 函数用于重命名目录或文件，相当于操作系统的 mv 命令。
remove() 函数用于删除目录或文件，相当于操作系统的 rm 命令。