Linux学习笔记-24年5月第一组
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4533 Words
技术 Linux

推荐书籍

the linux command line

linux 系统编程

linux 系统编程接口

APUE

操作系统导论 - 深入理解操作系统

常用命令

Vim

Vim是一种多模式的编辑器

  • Normal（命令模式）

    命令类型 效果
    短命令 直接敲
    底部命令 冒号开头，enter结尾
    motion(移动光标) h j k l [n]- [n]G gg 0 ^ $ w/W b/B t/T f/F
    text object
    action
    组合 action+textobject
    action+motion
    撤销和恢复 u（u for undo）
    [ctrl] + r
    类比入栈和出栈
    粘贴 p/P
    查找文本 /pattern 向下查找
    ?pattern 向上查找
    搭配使用 n/N 移动光标
    替换 substitute
    :s/pattern/replace 替换所在行的第一个匹配项
    :s/pattern/replace/g 替换所在行的所有匹配项
    :m,n s/pattern/replace/g 限定范围[m,n]
    :% s/pattern/replace/g 全文替换

    motion:

    h j k l [n]- [n]G gg 0 ^ $ w/W b/B t/T

    text object:

    d
y
c(c for change, 删除并进入到编辑模式)

  • Insert（编辑文本）

    • i 光标前 I 行前 a A o O 区分

  • Visual / V-Block （行选/竖选）

    • v 行选Visual
    • [ctrl] + v 竖选V-Block
    • 批量注释
      • 进入到竖选模式 [ctrl] + v
      • 选择范围
      • 在行首插入 I
      • 按ESC完成注释

基本操作

移动(motion)

按键 操作
O 行首
$ 行尾
w(word) 下一个词首
b(before) 上一个词首

动作(action)

按键 操作
d delete
y yank
c(change) 删除并进入插入模式

组合操作：action+motion

撤销恢复和删除

查找

/pattern    向下查找 n下一个匹配项  N 上一个匹配项

?pattern    向上查找

替换

:s/pattern/replace/g
:5,100s/pattern/replace/g   指定范围进行替换
:%s/pattern/replace/g    全文替换

多窗口

类型 操作
水平分割 :split /:sp :new
垂直分割 :/vsplit /:vsp :vnew
切换窗口 [ctrl]+ww
退出窗口 :q :only :qa
保存 :W :wa

Linux

体系结构

  • 内核（kernal）

    • 管理硬件资源
      • CPU -> 进程调度模块
      • 内存 -> 内存管理模块
      • 外部设备 -> 文件管理，网络通信，设备驱动
    • 对上层应用程序提供接口->系统调用

  • 系统调用（system calls）

    • 内核给上层应用程序提供的接口

  • 库函数（library functions）

    • 对系统调用的包装

      给用户的接口 包装的系统调用
      malloc sbrk
      printf write

      不同系统相同功能的系统调用是不同的，封装包装好系统调用有以下优点

      • 方便使用
      • 可移植

Linux用户

用户类型 权限
root 超级用户，（皇帝，拥有至高无上的权限）
sudoers 管理员用户，（太监，可以用sudo临时提高权限）
普通用户 平民

  • 创建用户

    useradd

  • 删除用户

    userdel

  • 修改用户密码

    passwd

  • 切换用户

    su

  • 退出切换

    exit

  • 查看所用用户

    sudo cat /etc/passwd

  • 添加用户

    useradd [options] username

文件子系统

Windows以程序划分文件，而Linux是按照功能划分文件位置，分门别类的管理

目录名 功能
/bin(binary) 存放可执行文件
/sys(system) 存放系统文件
/dev(device) 设备文件
/etc 配置文件（passwd放用户信息/shadow存放密码）
/lib(library) 库文件
/var(variable) 日志文件等会发生变化的文件
/proc(process) 进程文件
/root 根目录
/home(username) 普通用户的家目录 
 [                      /                              ]
  
 [bin]   [sys] [dev]  [etc]  [lib]  [var]  [root] [home]   
                        /   \                        |
                       /     \                       |
                   [passwd]  [shadow]             [a.txt] -> inode -> 物理地址

通配符

通配符（wildcard character）: 用于匹配文件名字，注意与正则表达式的区别，正则表达式是用于匹配文件内容的。

*: 匹配任意多个字符，包括0个
?: 匹配任意一个字符
集合（类）: 
[ characters] 匹配集合内任意一个字符
[!characters] 匹配集合外任意一个字符
[abc] [!abc] [0-9] [a-z] [A-z]

[looechao@fedora linux02]$ tree
.
├── dira
├── diraaa
├── dirb
├── dirbbb
├── dirc
├── dirccc
├── dirxxx
├── diryyy
└── dirzzz

10 directories, 0 files
[looechao@fedora linux02]$ rmdir dir*
[looechao@fedora linux02]$ tree
.
[looechao@fedora linux02]$
  • 匹配任意多个字符
  • 匹配任意一个字符

ls命令

常用选项 作用
list -i 显示inode编号，inode是物理文件的唯一标识
list -l long format，用长格式显示每个目录的内容
list -h 常和-l一起使用，以人类可读的方式显示文件的大小 
[looechao@fedora ~]$ ls -l
总计 0
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao   0  4月25日 14:33 公共
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao   0  4月25日 14:33 模板
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao  12  4月26日 18:56 视频
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao  12  4月26日 18:56 图片
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao   0  4月25日 14:33 文档
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao 324  5月13日 14:19 下载
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao   0  4月25日 14:33 音乐
drwxr-xr-x. 1 looechao looechao   0  4月25日 14:33 桌面

第一个字符文件类型
    -: 普通文件  d(dir):目录  c(character):字符设备文件，键盘屏幕 b(block): 块设备文件（磁盘 u盘）
    p(pipe): 有名管道  -s(socket):本地套接字  -l(link):符号链接
剩余的九个字符：权限
    文件拥有者usr:rw-
    文件所有组group:rw-
    其他人others: r--

创建目录

mkdir -p  创建目录
rmdir -p  删除目录
打印当前目录
pwd
切换当前目录
cd - . / ~  上一次目录保存在OLDPWD环境变量中
复制
cp src dst 复制文件
cp -r src dst 递归复制目录
cp src .. srcn dst 将多个文件复制到某个目录下
cp -n 不抢夺
cp -i 交互式方式询问

mv命令

mv text1 text2

[text1]   [text2]                [text2]
   \      /             ->          |
   [inode]                       [inode]
  

mv text1 dir

别名

alias cd = 'rm -rf'

创建文件

  • 创建空文件

    touch

  • 创建文件并输入简短的内容

    echo

  • 编辑文件

    vim

查找

find命令

find . -empty   找到空的文件和文件夹
find . -user root 根据用户名称进行查找
find . -uid root  根据用户id进行查找
find . -perm 775 读写执行 读执行 根据权限查找

关于时间

  • a(access) 文件访问时间
  • c(change) 文件属性发生改变的时间
  • m(modigy) 文件内容发生改变的时间
  • min 以分钟为单位
  • time 以天为单位
find . -mtime 1
find . -mmin 2
find . -mmin +2
find . -mtime 1 一到两天内发生过内容修改的文件

组合查找

find /dev -type c -a -name "tty*"
find /dev -type b -o -name "tty*"
find /dev -type c -a !-name "tty*"

查看

cat 和 head

head -n 5 bible
tail -n +5 bible

less 单页浏览文件

less bible

重定向

标准流 文件描述符 重定向符号
stdin 0 <
stdout 1 >和»
stderr 2 2>或2» 
 > 覆盖重定向
>> 追加重定向
[ctrl] + D 输入EOF

wc users   
          键盘 stdin-[程序] 
                    /  
          文件  [  ]
wc < users

grep

用于搜索文件内容 globally search for a regular expression, 如果文件中某一行匹配指定的正则表达式，grep命令会显示这一行

grep -E 使用拓展的正则表达式
grep -i ignore忽略大小写
grep -v --invert-match显示不匹配正则表达式的行
grep -c 统计包含查找值的行数

正则表达式

  1. 基本单位

    • 字符
    • 转义字符
    • 集合

  2. 基本操作

    操作对象是基本单位

    • 连接:

      操作 效果
      ab ab
      [abc]x ax bx cx
      .txt atxt btxt

    • 重复:

      指前面的基本单位重复的次数

      • ‘+’ 重复至少一次 “[abc]+” “abc+” “(abc)+”
      • ‘？’重复零次或一次 “abc?” “[abc]?” “(abc)?”
      • ‘*’ 重复任意次数

    • 指定基本位置

命令组合

  1. cmd1; cmd2

    root@fedora:/home/looechao# mkdir linux03; cd linux03
root@fedora:/home/looechao/linux03#

  2. cmd1 | cmd2

    管道，pipe, 用history 的输出输入到wc -l 这个程序中

    root@fedora:/home/looechao/cpp58# history | wc -l

      cmd 1               cmd2
[ stdout ]->[管道]->[ stdin xargs[] ]
              ^
              |
     内存，由内核管理的数据结构

  3. cmd1 | xargs cmd2

    将cmd1输出的每一行作为cmd2的命令行参数

文件的权限

类型 权限
r 可读
w 可写
x 可执行 
#! /usr/bin/env python                                              sharp bang shebang 脚本文件的解释器

增加可执行权限

root@fedora:/home/looechao/coding# chmod +x hello.py
root@fedora:/home/looechao/coding# ./hello.py
hello world

关于目录项

 目录项（directory entry: direct）
   |
  [.]->[a.txt]->[text]->[..]
  
       [      library        ]
       /     /    |      \    \
    [dir] [.]  [a.txt] [text] [..]
   /  |  \
  a   b   c
目录文件的权限 说明
r ls tree
w 删除目录项，添加目录项
x 最基本的权限(cd, ls , w ,r)

chmod 命令

$ chmod o+w text1   为其他人添加写权限
$ chmod u=rwx,g=rx,o=r text1
$ chmod 664 text1 数字设定法

文件创建掩码

umask ：u for unix

$ umask 0023

符号链接

$ ln -s text1 link

删除命令不会更改链接指向的值

如果创建的链接是指向空目录的时候，就会产生一个悬空链接，类似于C语言当中的野指针

远程控制

scp: secure copy （基于SSH协议）， 进行远程复制（上传和下载），上传即将本地数值远程复制到远程，下载即将远程数据复制到本地

  • 本地路径：
    • 绝对路径：
    • 相对路径：
  • 远程路径
    • 用户名(远程机器的用户名)@IP:绝对路径
$ scp

打包

tar: text archieve

tar c  创建
tar r  追加
tar x  释放
tar t  查看
tar f  指定文件的名称
tar v  verbose 详细信息
tar z  使用zip算法压缩或者解压缩文件

tar czvf create zip verbose 命名.tar.gz

编译工具链

对应集成开发环境(IDE)，又叫SDK（Software Development Kit）

过程

过程 生成文件
gcc -E 预处理后文件(*.i)
gcc -S 汇编代码(*.s)
gcc -C 目标文件(*.o)
无 可执行程序
gcc -l$ 链接&{lib}库
gcc -Wall 警告消息
gcc -g 补充调试信息
gcc -O1 -O2 -O3 指定优化级别
gcc -D${macro} #define &{macro}定义宏
gcc -D${macro} = ${value} #define &{macro} ${value}
gcc -l${dir} #include<>${dir} -> 系统的include目录下搜索
#include" “${dir} -> 当前工作目录下搜索		 
$ gcc -E 预处理 
$ gcc -S 汇编 -> 汇编代码
$ gcc -c 目标文件 compiled生成 hello.o
$ gcc 生成可执行程序
$ gcc -wall warning all
$ gcc -o0 -o1 -o2 -o3
       ^     ^
       | [生产阶段] 
$ gcc -g 生成调试信息

$ Dmacro: 在文件开头 #define macro

$ gcc -E main.c -o main.i DEBUG  

rm main.[^c]  一处所有.c 之外的文件 
rm main 

#include<func.h>

#ifndef MAXSIZE
#define MAXSIZE 4096
#endif

int main( ){
    int i;
    printf("%d", MAXSIZE)
#ifdef DEBUG
	printf("i = %d", i);
#endif
    return 0;
}

条件编译

作用：在预处理阶段决定包含哪些代码块，不包含哪些代码块

方法：

#if  ... #elif ... #else ... #endif
#ifdef ... #endif
#ifndef ... #endif

应用场景：

  • 编写可以指的代码
  • 给宏提供默认值
  • 调试程序
#include<stdio.h>

#define DEBUG 0

int main(int argc, char* argv[]){
    
}

gdb 调试

  • 调试往往更难

  • 调试程序流程

    • 走走

      (gdb) run/n
(gdb) continue/n
(gdb) next/n
(gdb) step/s
(gdb) finish/f  回到主调函数
(gdb) ignore(NUM) 忽略断点NUM次,调试循环时非常有用

    • 停停

      (gdb) break/b
(gdb) delete/s

    • 看看（观察是否和预期一致）

      • 预期错了，说明快找到原因了
      • 程序错了，表明提出线索
      (gdb) print/p
(gdb) display/EXPR
(gdb) info display
(gdb) undisplay
(gdb) info locals
(gdb) info args
(gdb) info registers

$gdb main
$gcc main.c -o main -g   编译必须要加g
$gdb main aaa bbb ccc 
      |   命令行参数
  executable
  

(gdb) quit //退出
(gdb) run(r)  //跑程序
(gdb) set args aaa bbb ccc //设置命令行参数
(gdb) list  //显示代码，默认10行

(gdb) break(b)  //设置断点 
(gdb) break 14
(gdb) break main.c :14
(gdb) break foo  //指定函数的名字
(gdb) break main.c:foo

(gdb) info break //停一停程序

(gdb) delete 1 //删除断点1
(gdb) delete //会询问是否删除所有的断点

(gdb) next(n)  //下一步下一行或者遇到函数会执行完整个函数调用
(gdb) step //单步调试

(gdb) finish // 执行完这次函数调用会回到被调函数

常见用法

(gdb) display r
(gdb) display PI*r*r
(gdb) info display
(gdb) undisplay
(gdb) undisplay

查看内存

gcc main.c -o main -Wall -g
(gdb) gdb main
(gdb) break 11
(gdb) r
(gdb) x/nFU address
  n个单元的内存 U表示内存单元
(gdb) x/4db arr+5
(gdb) x/4xb arr+5

用gdb查看core文件

  • core文件

    • 概念：类比黑匣子，core文件是程序异常终止时的内存快照（包含一些堆、栈、寄存器信息）
    • 功能：恢复场景，还原错误
    • 方法：用gdb生成core文件

  • 生成core文件

查看系统是否允许生成coredump文件
$ ulimit -a
$ ulimit -c unlimited  将core文件的大小临时设置为不受限制

设置coredump文件的格式
$ vim /etc/sysctl.conf
 kernel.core_pattern = %e_core_%s_%t executubal-name sigbal time
$ sysctl -p  让配置生效

 sysctl for system control

$ gcc test .c -o test -g  注意-g补充调试信息
$ ./test
Floating point exception (core dumped)
  • 查看core文件
(gdb) test test_core_8_1715911762.2496
(gdb) backtrace   或者 bt 打开栈帧的调试情况 结果显示从栈顶到栈底
#0  ···
 ·  ···
#3
(gdb) frame3 查看栈帧
(gdb) info args 查看局部变量的值
(gdb) info locals
(gdb)

Makefile原理

  • Makefile

    • makefile 是一个脚本文件，使用make工具可以解释执行makefile脚本文件

    • makefile 的优点

      • 自动编译
      • 增量编译（只编译新增和修改过的.c文件）
      a.c  -> a.o
b.c  -> b.o   
c.c  -> b.o   -> 链接生成 executable
···            
x.c  -> x.o

  • 书写方法

    makefile对语法要求非常严格

    algs.h

    
#ifndef __WD_ALGS
#DEFINE __WD_ALGS

int add(int a, int b);
int mul(int a, int b);
int dev(int a, int b);

    add.c

    #include "algs.h"

int add(int a, int b){
    return a + b;
}

    mul.c

    #include "algs.h"

int mul(int a, int b){
    return a * b;
}

    div.c

    #include "algs.h"

int div(int a, int b){
    return a / b;
}

    main.c

    #include "algs.h"

int main(int argc, char* argv){
    int a = 1, b = 3;
    return mul(3,4);
}

    Makefile

    main: main.o  add.o mul.o div.o ##目标文件和依赖文件  
	gcc main.0 add.o sub.o mul.o div.o -o main  ##shell命令
## 目标和命令共同构成了规则
main.o: main.c algs.h
	gcc -c main.c -Wall -g
add.o: add.c algs.h
	gcc -c add.c -Wall-g
sub.o: mul.c algs.h
	gcc -c mul.c -wall-g
div.o: div.c algs.h
	gcc -c div.c -Wall-g
	....
.PHONY: clean rebuild
clean:
	rm- rf *.o main
rebuild: clean main

  • 原理

    • 依赖关系: 一般使用有向无环图来表示（Directed Acyclic Graph, DAG）, make在执行脚本的时候，在内部会生成DAG，执行过程会用到DFS（深度优先遍历）

                 main 
        /   |   \              
   main.o add.o sub.o  ···
    / \    | |  ···  ··· 
main.c \   |add.c 
       algs.h

      通过拓扑排序可以保证有向无环图的依赖关系, 常常会用到DFS算法

    • 伪目标：规则中的shell命令不一定要生成目标文件

      .PHONY: clean    ##PHONY伪目标
clean: 
	rm-rf *.o main

      如上规则，没有任何目标文件

      $ make clean

      这样的伪目标可以反复执行

    • 什么情况下会执行命令？

      • 目标不存在
      • 依赖比目标更新

  • 效果

    $ make

    会有自动编译和增量编译的效果

库文件

什么是库文件：库文件是目标文件(*.o)的集合

分类：

  • 静态库：.lib .a 对函数的链接在连接阶段完成

    优点：

    • 移植方便

    缺点

    • 浪费空间，每一个进程中都有静态库的一个副本

      [进程 .lib]    [进程  .lib]

    • 对程序的更新，部署，发布不友好

  • 动态库：.ddl .so (dynamic link library) 在运行时完成对函数的链接

    优点：

    • 可以共享

    • 对程序更新，部署，发布友好

      [进程]   [进程]
     \   /
     [.so]

    缺点

    • 不方便移植

打包生成静态库的流程：

$ ls
args.h add.c  sub.c mul.c div.c  
$ make
或者
$ gcc -c add.c sub.c mul.c div.c
$ ar crsv libalgs.a add.o sub.o mul.o div.o   ##打包生成静态库
$ sudo mv libalgs.a /usr/lib
$ mv * tmp/
$ vim main.c

在main.c中使用

#incldue "algs.h"

打包生成动态库

$ ls 
args.h add.c  sub.c mul.c div.c
$ gcc -c *.c -fpic     
$ ls
args.h add.c  sub.c mul.c div.c add.o  sub.o mul.o div.o
$ gcc -shared add.o sub.o mul.o div.o -o libarlgs.so
$ sudo mv libalgs.so /usr/lib  移动到系统的库目录下面去
$ rm *.o
$ gcc main.c -o main -lalgs
$ ./main
/usr/lib$ mv libalgs.so libalgs.so.0.0.1
$ ./main 跑不通