从入门到精通：详解Linux环境基础开发工具的使用

前言

在这篇文章中，我将深入学习和理解Linux环境基础开发工具的使用。无论你是初学者还是有一定经验的开发者，相信这篇文章都会对你有所帮助。我们将详细讲解软件包管理器、编辑器、编译器、调试器、自动化构建工具以及版本控制工具的使用。

Linux软件包管理器YUM

什么是软件包

在Linux下安装软件，一个常用的办法是下载到程序的源代码，并进行编译，得到可执行程序。但是这样太麻烦了，于是有些人把一些常用的软件提前编译好，做成软件包（可以理解成Windows上的安装程序）放在一个服务器上，通过包管理器可以很方便地获取到这个编译好的软件包，直接进行安装。软件包和软件包管理器，就好比 “App” 和 “应用商店” 这样的关系。YUM（Yellow dog Updater, Modified）是Linux下非常常用的一种包管理器，主要应用在Fedora、RedHat、CentOS等发行版上。

关于rzsz

rzsz是一个用于Windows机器和远端的Linux机器通过XShell传输文件的工具。安装完毕之后可以通过拖拽的方式将文件上传到远端服务器，非常方便。需要注意的是，使用yum进行操作时，必须确保主机（虚拟机）网络畅通，可以通过ping指令验证网络连接是否正常。

查看软件包

通过yum list命令可以列出当前系统中所有的软件包。由于包的数目可能非常多，我们可以使用grep命令筛选出我们关注的包。例如：

yum list | grep lrzsz

结果如下：

lrzsz.x86_64 0.12.20-36.el7 @base

软件包名称包括主版本号、次版本号、源程序发行号、软件包的发行号、主机平台和CPU架构。例如，x86_64表示64位系统的安装包，i686表示32位系统安装包。选择包时要和系统匹配。el7表示操作系统发行版的版本，如CentOS7/RedHat7，el6表示CentOS6/RedHat6。最后一列base表示软件源的名称，类似于"小米应用商店"、"华为应用商店"的概念。

安装软件

通过YUM，我们可以通过很简单的一条命令完成软件的安装。例如安装lrzsz：

sudo yum install lrzsz

YUM会自动找到需要下载的软件包，用户需要敲"y"确认安装，出现"complete"字样，说明安装完成。需要注意的是，安装软件时由于需要向系统目录中写入内容，一般需要使用sudo或切换到root账户下才能完成。另外，YUM安装软件时只能一个装完了再装另一个，如果在安装过程中再尝试用YUM安装另一个软件，YUM会报错。如果遇到YUM报错，可以自行百度解决方法。

卸载软件

卸载软件同样非常简单：

sudo yum remove lrzsz

Linux编辑器VIM使用

VIM的基本概念

VIM是VI的升级版本，它不仅兼容VI的所有指令，而且还有一些新的特性，例如语法加亮、可视化操作等。VIM具有多种模式，目前我们主要掌握三种：命令模式（Command Mode）、插入模式（Insert Mode）和末行模式（Last Line Mode）。

• 命令模式（Command Mode）：控制屏幕光标的移动、字符、字或行的删除、复制某区段等操作，以及进入插入模式或末行模式。
• 插入模式（Insert Mode）：在此模式下可以进行文字输入，按ESC键可回到命令模式。
• 末行模式（Last Line Mode）：进行文件保存或退出操作，也可以进行文件替换、找字符串、列出行号等操作。在命令模式下按:即可进入末行模式。

VIM的基本操作

进入VIM

在系统提示符下输入vim及文件名称后进入VIM全屏幕编辑界面。例如：

vim test.c

进入VIM后，默认处于命令模式，需要切换到插入模式才能输入文字。

模式切换

• 命令模式切换至插入模式：按a、i或o。
  • a：从光标当前位置的下一个位置开始输入文字。
  • i：从光标当前位置开始输入文字。
  • o：插入新的一行，从行首开始输入文字。
• 插入模式切换至命令模式：按ESC键。
• 命令模式切换至末行模式：按shift + :。

退出VIM及保存文件

在命令模式下，按一下:进入末行模式。例如：

:w    # 保存当前文件
:wq   # 保存并退出VIM
:q!   # 不保存强制退出VIM

VIM正常模式命令集

插入模式

• i：切换进入插入模式，从光标当前位置开始输入文件。
• a：切换进入插入模式，从光标当前位置的下一个位置开始输入文字。
• o：切换进入插入模式，插入新的一行，从行首开始输入文字。

移动光标

• 使用h、j、k、l分别控制光标左、下、上、右移一格。
• G：移动到文章的最后。
• $：移动到光标所在行的行尾。
• ^：移动到光标所在行的行首。
• w：光标跳到下一个字的开头。
• e：光标跳到下一个字的字尾。
• b：光标回到上一个字的开头。
• #l：光标移到该行的第#个位置，例如5l、56l。
• gg：进入文本开头。
• shift + g：进入文本末尾。
• ctrl + b：屏幕往后移动一页。
• ctrl + f：屏幕往前移动一页。
• ctrl + u：屏幕往后移动半页。
• ctrl + d：屏幕往前移动半页。

删除文字

• x：每按一次，删除光标所在位置的一个字符。
• #x：例如，6x表示删除光标所在位置的后面（包含自己在内）6个字符。
• X：每按一次，删除光标所在位置的前一个字符。
• #X：例如，20X表示删除光标所在位置的前20个字符。
• dd：删除光标所在行。
• #dd：从光标所在行开始删除#行。

复制和粘贴

• yw：将光标所在处到字尾的字符复制到缓冲区中。
• #yw：复制#个字到缓冲区。
• yy：复制光标所在行到缓冲区。
• #yy：例如，6yy表示拷贝从光标所在的该行往下数6行文字。
• p：将缓冲区内的字符贴到光标所在位置。注意：所有与“y”有关的复制命令都必须与“p”配合才能完成复制与粘贴功能。

替换

• r：替换光标所在处的字符。
• R：替换光标所到之处的字符，直到按下ESC键为止。

撤销操作

• u：撤销上一次操作。按多次u可以执行多次撤销。
• ctrl + r：恢复撤销的操作。

更改

• cw：更改光标所在处的字到字尾处。
• c#w：例如，c3w表示更改3个字。

跳至指定行

• ctrl + g：列出光标所在行的行号。
• #G：例如，15G表示移动光标至文章的第15行行首。

VIM末行模式命令集

列出行号

• set nu：在文件中的每一行前面列出行号。

跳到文件中的某一行

• #：输入数字#，再按回车键就会跳

到该行。例如，输入数字15，再回车，就会跳到文章的第15行。

查找字符

• /关键字：按/键，再输入想寻找的字符，如果第一次找的关键字不是想要的，可以一直按n会往后寻找。
• ?关键字：按?键，再输入想寻找的字符，如果第一次找的关键字不是想要的，可以一直按n会往前寻找。

保存文件

• w：保存文件。

离开VIM

• q：退出，如果无法离开VIM，可以在q后跟一个!强制退出。
• wq：保存并退出。

VIM操作总结

VIM有三种主要模式：正常模式、插入模式和末行模式。我们可以使用各种命令进行文件的编辑、查看、查询、插入、删除、替换、撤销、复制等操作。此外，VIM还有许多其他模式，用户可以通过研究VIM的帮助文档来了解更多。

简单VIM配置

配置文件的位置

在目录/etc/下面，有个名为vimrc的文件，这是系统中公共的VIM配置文件，对所有用户都有效。而在每个用户的主目录下，可以自己建立私有的配置文件，命名为.vimrc。例如，/root目录下，通常已经存在一个.vimrc文件，如果不存在，则可以创建一个。

切换用户到自己的工作目录：

su
cd ~

打开自己目录下的.vimrc文件：

vim .vimrc

常用配置选项

• 设置语法高亮：syntax on
• 显示行号：set nu
• 设置缩进的空格数为4：set shiftwidth=4

使用插件

要配置更强大的VIM，原生的配置可能功能不全，可以选择安装插件来完善配置。例如，安装TagList插件和WinManager插件。

安装TagList插件

1. 下载taglist_xx.zip，解压完成后，将解压出来的doc内容放到~/.vim/doc，将解压出来的plugin内容拷贝到~/.vim/plugin。
2. 在~/.vimrc中添加：

   let Tlist_Show_One_File=1
   let Tlist_Exit_OnlyWindow=1
   let Tlist_Use_Right_Window=1
   

安装文件浏览器和窗口管理器插件WinManager

1. 下载winmanager.zip，解压完成后，将解压出来的doc内容放到~/.vim/doc，将解压出来的plugin内容拷贝到~/.vim/plugin。
2. 在~/.vimrc中添加：

   let g:winManagerWindowLayout='FileExplorer|TagList'
   nmap wm :WMToggle<cr>
   

3. 重启VIM，打开文件，在正常模式下输入wm。

Linux编译器GCC/G++使用

背景知识

GCC是GNU Compiler Collection的缩写，是Linux系统中的标准编译器。它支持多种编程语言，如C、C++、Objective-C、Fortran、Ada等。GCC编译器的工作过程分为四个阶段：预处理、编译、汇编和连接。

1. 预处理：进行宏替换、文件包含、条件编译和去注释等操作。
2. 编译：将预处理后的代码翻译成汇编语言。
3. 汇编：将汇编代码转化为机器码。
4. 连接：将目标文件与库文件链接，生成可执行文件或库文件。

GCC如何完成

预处理

预处理主要包括宏定义、文件包含、条件编译、去注释等操作。预处理指令是以#号开头的代码行。用户可以使用-E选项进行预处理，停止编译过程。例如：

gcc -E hello.c -o hello.i

其中，-E选项的作用是让GCC在预处理结束后停止编译过程，-o选项指定输出文件，.i文件是已经过预处理的C源代码。

编译

编译阶段中，GCC首先检查代码的规范性、是否有语法错误等，在检查无误后，将代码翻译成汇编语言。用户可以使用-S选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。例如：

gcc -S hello.i -o hello.s

汇编

汇编阶段是将汇编代码转化为机器码。用户可以使用-c选项生成目标文件。例如：

gcc -c hello.s -o hello.o

连接

连接阶段是将目标文件与库文件链接，生成可执行文件或库文件。例如：

gcc hello.o -o hello

函数库

在C程序中，常用的库函数如printf的实现并不在源代码中定义，而是在库文件中。系统将这些函数实现放在名为libc.so.6的库文件中，GCC会在链接阶段将其链接到程序中。函数库分为静态库和动态库两种。

• 静态库：在编译链接时将库文件的代码全部加入到可执行文件中，生成的文件较大，但运行时不需要库文件。静态库的后缀名一般为.a。
• 动态库：在编译链接时不将库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接器加载库文件，节省系统开销。动态库的后缀名一般为.so。

GCC选项

GCC提供了许多选项，用户可以根据需要进行配置。例如：

• -E：只激活预处理，不生成文件。
• -S：只进行编译，不进行汇编和链接。
• -c：只进行编译，不进行连接。
• -o：指定输出文件。
• -static：生成静态链接的文件。
• -g：生成调试信息。
• -shared：尽量使用动态库，生成的文件较小，但需要系统有动态库。
• -O0至-O3：编译器优化选项的4个级别，-O0表示没有优化，-O1为默认值，-O3优化级别最高。
• -w：不生成任何警告信息。
• -Wall：生成所有警告信息。

Linux调试器GDB使用

背景

程序发布方式有两种：debug模式和release模式。Linux下GCC/G++生成的二进制程序默认是release模式，要使用GDB调试，必须在源代码生成二进制程序时加上-g选项。

开始使用

GDB是GNU Debugger的缩写，用于调试程序。用户可以通过以下命令启动GDB：

gdb binFile

调试过程中可以使用以下命令：

• list或l 行号：显示源代码，每次列10行。
• run或r：运行程序。
• next或n：单条执行。
• step或s：进入函数调用。
• break或b 行号：在某一行设置断点。
• info break：查看断点信息。
• finish：执行到当前函数返回。
• print或p 表达式：打印表达式的值。
• set var：修改变量的值。
• continue或c：从当前位置开始连续执行程序。
• delete breakpoints：删除所有断点。
• disable breakpoints：禁用断点。
• enable breakpoints：启用断点。
• display 变量名：跟踪查看变量值。
• undisplay：取消对变量的跟踪。
• until 行号：跳至指定行。
• backtrace或bt：查看函数调用及参数。
• info locals：查看当前栈帧局部变量的值。
• quit：退出GDB。

理解

通过实际操作理解GDB的使用方法，可以帮助用户在调试过程中快速定位和解决问题。

Linux项目自动化构建工具Make/Makefile

背景

Makefile是一种自动化编译工具，定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译等。Makefile极大地提高了软件开发的效率，特别是在大型项目中。Make是一个命令工具，用于解释Makefile中的指令。

理解

Makefile定义了一系列依赖关系和命令。例如：

hello: hello.ogcc hello.o -o hellohello.o: hello.sgcc -c hello.s -o hello.ohello.s: hello.igcc -S hello.i -o hello.shello.i: hello.cgcc -E hello.c -o hello.i

Makefile通过依赖关系定义了编译顺序，Make会根据依赖关系自动进行编译。

项目清理

在Makefile中定义清理目标，可以方便地清除所有生成的文件。例如：

.PHONY: clean
clean:rm -f hello.i hello.s hello.o hello

伪目标clean用于清除所有目标文件，以便重编译。

Linux第一个小程序：进度条

\r和\n

回车\r和换行\n的概念在进度条显示中非常重要。回车\r将光标移到行首，换行\n将光标移到下一行。

行缓冲区概念

行缓冲区会导致输出无法立即显示，可以通过fflush(stdout)刷新缓冲区。例如：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {printf("hello Makefile!");fflush(stdout);sleep(3);return 0;
}

进度条代码

下面是一个简单的进度条实现代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main() {int i = 0;char bar[102];memset(bar, 0, sizeof(bar));const char *lable = "|/-\\";while (i <= 100) {printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, i, lable[i % 4]);fflush(stdout);bar[i++] = '#';usleep(10000);}printf("\n");return 0;
}

使用Git命令行

安装Git

可以通过以下命令安装Git：

yum install git

在GitHub创建项目

注册账号

在GitHub官网注册账号，并进行邮箱校验。

创建项目

1. 登录成功后，进入个人主页，点击左下方的New repository按钮新建项目。
2. 在新页面中输入项目名称，点击Create repository按钮确认创建。
3. 在创建好的项目页面中复制项目的链接，备用下载。

下载项目到本地

创建好一个放置代码的目录，然后使用以下命令下载项目：

git clone [url]

Git操作三板斧

git add

将需要用Git管理的文件告知Git：

git add [文件名]

git commit

提交改动到本地：

git commit -m "提交日志"

git push

同步到远端服务器上：

git push

需要输入用户名和密码，提交成功后，刷新GitHub页面就能看到代码改动了。

配置免密码提交

可以参考CSDN博客进行配置。

总结

从软件包管理器、编辑器、编译器、调试器、自动化构建工具到版本控制工具，每个工具都有其独特的功能和用法。掌握这些工具，可以帮助我们更高效地进行开发和管理项目。
嗯，就是这样啦，文章到这里就结束啦，真心感谢你花时间来读。
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