Linux下C++開發

Linux 系統介紹

簡介

Linux屬于多用戶多任務操作系統，而Windows屬于單用戶多任務操作系統
Linux一切皆文件
目錄結構
- bin 存儲二進制可執行文件
- dev 存放的是外接設備，例如磁盤，光盤等。在其中的外接設備是不能直接被使用的，需要掛載
- etc 主要存儲一些配置文件
- home 表示除了root用戶以外，其它用戶的家目錄，類似于Windows下的User/用戶目錄
- proc 全稱process，表示進程，該目錄存儲的是Linux運行時候的進程
- root 該目錄是root用戶自己的家目錄
- sbin 全稱super binary，該目錄也存儲一些可被執行的二進制文件，但必須得有super權限的用戶才能執行
- tmp 當系統運行時候產生的臨時文件會存放在這個目錄
- usr 存放的是用戶自己安裝的軟件。類似于Windows下的program files
- var 該目錄存放程序/系統的日志文件
- mnt 當外接設備需要掛載的時候，就需要掛載在mnt目錄下

常用命令

time ./hello 測試hello程序執行的時間
ls -lah /home ./ 以列表形式顯示多個目錄，-h表示以可讀性較高的形式顯示
mkdir -p a/b/c 表示一次性創建多層不存在的目錄
mkdir a b c 創建多個目錄
man 全稱an interface to the system reference manuals
- 作用：包含了Linux中全部命令手冊
- man man 查看man命令的手冊
- man ls 查看ls命令的手冊
reboot 立即重啟
shutdown -h now 立即關機
gedit a.txt 用可視化文本編輯器打開a.txt

常用快捷鍵

ctrl+l 清屏
ctrl+c 退出當前行
ctrl+w 刪除當前行一個單詞
ctrl+shift+'+' 放大Terminal 【Ubuntu】
ctrl+'-' 縮小Terminal 【Ubuntu】
ctrl+'+' 放大Terminal 【Mingw64】
ctrl+'-' 縮小Terminal 【Mingw64】
ctrl+alt+t 開啟Terminal

安裝常用軟件

sudo apt update 安裝軟件前，最好更新軟件庫
sudo apt install tree 安裝可以以樹形方式瀏覽多層目錄
sudo apt install build-essential gdb 安裝好gcc,g++,gdb
- 查看是否安裝成功：
  - gcc --version
  - g++ --version
  - gdb --version
sudo apt install cmake 安裝cmake
sudo apt install libboost-dev 安裝boost

開發環境搭建

GCC編譯器

- 編譯過程

預處理-Pre-Processing // .i文件

# -E 選項指示編譯器僅對輸入文件進行預處理
g++ -E test.cpp -o test.i    // .i文件

編譯-Compiling // .s文件

# -S 選項告訴g++在為C++代碼產生了匯編語言文件后停止編譯
# g++ 產生的匯編語言的默認擴展名為 .s
g++ -S test.i -o test.s

匯編-Assembling // .o文件

# -c 選項告訴g++僅把源代碼編譯為機器語言的目標代碼
# 默認情況下，g++建立的目標文件有一個 .o 的擴展名
g++ -c test.s -o test.o

鏈接-Linking // bin文件

# -o 選項指定將來的可執行文件的文件名
g++ test.o -o test

- g++重要的編譯參數

-g 編譯帶調試信息的可執行文件

# -g 選項告訴GCC產生能被GNU調試器GDB使用的調試信息，以調試程序
g++ -g test.cpp

-O[n] 優化源代碼

# -O0 表示不做優化
# -Og 表示不做優化 【有些g++版本不支持】
# -O1 為默認優化
# -O2 除了完成-O1的優化之外，還進行一些額外的調整工作，如指令調整等
# -O3 包括循環展開和其它一些與處理特性相關的優化工作
g++ -O2 test.cpp

-l 和 -L 指定庫文件 | 指定庫文件路徑

# -l參數(小寫) 指定程序要鏈接的庫名
# 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的庫直接用-l參數就能鏈接
g++ -glog test.cpp# 如果庫文件沒有放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib，需要使用-L參數(大寫)指定庫文件所在的目錄
g++ -L/home/balingshang/mylibfolder -lmylib test.cpp

-I 指定頭文件搜索目錄

# /usr/include目錄一般不需要指定，g++知道去那里找
# 其它目錄需要自己指定
g++ -I/myinclude test.cpp

-Wall 打印警告信息s
```
g++ -Wall test.cpp
```
-w 關閉警告信息
```
g++ -w test.cpp
```

-std=c++11 設置編譯標磚

# 使用 c++11 標準編譯 test.cpp
g++ -std=c++11 test.cpp

-o 指定輸出文件名
```
g++ test.cpp -o test
```

-D 定義宏

# 在使用gcc/g++編譯的時候定義宏# 常用場景:
# -DDEBUG定義DEBUG宏，可能文中有DEBUG宏部分的相關信息，用-DDEBUG來選擇開啟或者關閉DEBUG

#include <iostream>
int main(int argc, char** argv)
{
#ifdef DEBUGstd::cout << "In Debug" << std::endl;
#elsestd::cout << "Not In Debug" << std::endl;
#endif
}
// 1. 在編譯的時候，使用 g++ -DDEBUG main.cpp
// 2. 輸出：In Debug

man g++ 查看其它編譯選項
```
man g++
```

- 生成靜態鏈接庫

g++ -c mylib.cpp
ar rs libmylib.a mylib.o

使用：

g++ main.cpp -lmylib -Lmylibfolder -Iinclude -o main

- 生成動態鏈接庫

g++ swap.cpp -Iinclude -fPIC -shared -o libswap.so
g++ main.cpp -lswap -Lmysharedlibfolder -Iinclude -o dynamic_main

使用：

LD_LIBRARY_PATH=mysharedlibfolder ./dynamic_main

GDB調試器

- 常用調試命令參數

開始調試：執行gdb [exefilename]，進入gdb調試程序，其中exefilename為要調試的可執行文件名

## 以下命令后括號內為命令的簡化使用，比如run(r)，直接輸入r就代表命令run$(gdb)help(h) # 查看命令幫助，如：help set$(gdb)run(r)  # 重新開始運行(run-text：加載文本文件，run-bin：加載二進制文件)，如果沒有加斷點，程序就直接運行結束了$(gdb)start   # 單步執行，運行程序，停在第一行執行語句 $(gdb)list(l) # 查看源代碼(list-n，從第n行開始查看代碼。list+函數名：查看具體函數)$(gdb)set     # 設置變量的值$(gdb)next(n) # 單步調試(逐過程，函數直接執行)$(gdb)step(s) # 單步調試(逐語句：跳入自定義函數內部執行)$(gdb)backtrace(bt) # 查看函數調用的棧幀和層級關系$(gdb)frame(f) # 切換函數的棧幀$(gdb)info(i)  # 查看函數內部局部變量的數值$(gdb)finish   # 結束當前函數，返回到函數調用點$(gdb)continue(c) # 繼續運行，相當于F5$(gdb)print(p) # 打印值及地址$(gdb)quit(q) # 退出gdb

$(gdb)break(b)+num     # 在第num行設置斷點$(gdb)info breakpoints # 查看當前設置的所有斷點$(gdb)delete(d) breakpoints num # 刪除第num個斷點$(gdb)display          # 追蹤查看具體變量值$(gdb)undisplay        # 取消追蹤查看變量$(gdb)watch            # 被設置觀察點的變量發生修改時，打印顯示$(gdb)i watch          # 顯示觀察點$(gdb)enable breakpoints  # 啟用斷點$(gdb)disable breakpoints # 禁用斷點$(gdb)x                # 查看內存 x/20xw 顯示20個單元，16進制，每個單元4字節$(gdb)run argv[1] argv[2] # 調試時命令行傳參$(gdb)set follow-fork-mode child # Makefile項目管理：選擇跟蹤父子進程(fork())

Tips：

編譯時加上-g，才能用gdb進行調試
回車鍵：重復上一命令

- 調試流程

方法1
- gdb myexe
- b 13
- run
- 調試會在第13行停住
方法2
- gdb myexe
  - gdb myexe -p pid
    - continue ?
- set args conf/gs_conf1.xml # 設置參數
- show args # 顯示參數
- start
- 調試會停在第1行
方法3
- gdb --args test
- break main
- run

VSCode

- 安裝

直接在Ubuntu軟件中心下載即可，因為vscode在Ubuntu中是首推軟件

- 工程(文件夾)

打開工程(文件夾)

控制臺進入工程目錄，然后輸入 code . 把當前目錄作為工程打開

關閉工程(文件夾)

File->Close Folder

- 界面布局

菜單欄
- File->Preferences 一些偏好設置
- View->Show Minimap 右側打開預覽縮略圖
- View->Editor Layout 分屏操作
- Go->Go to File... 打開搜索文件面板
- Go->Go to Symbol in Workspace... 打開在工程搜索符號面板
- Terminal->New Terminal 打開一個命令終端
- Terminal->Split Terminal 把打開的命令終端，再分一個屏出來
  - 點擊垃圾箱按鈕就可以把其中一個終端關閉
- Help->Welcome 打開Welcome界面，在Welcom面板，你可以找到最近打開的工程
側邊欄

Explorer
- OPENEDITORS 展示當前打開了哪些文件
- XXX 打開的文件夾名字，以大寫字母形式展示
- OUTLINE 展示當前打開文件的大綱，比如有哪些類，每個類有哪些成員
- TIMELINE 當你的倉庫是用git來管理的時候，可以展示一些修改的記錄
Search
- 在整個文件夾中整體查找
Source Control
- 用git進行代碼管理
- 可以查看更改，丟棄更改
Run and Debug
Extensions
- 可以搜索插件
- INSTALLED 已經安裝了哪些插件
- POPULAR 有哪些流行的插件
- RECOMMENDED 有哪些推薦的插件給你

編輯區

編輯代碼

狀態欄

光標當前所在行和列
空格是多少個字符
UTF8編碼
LF 行尾只有換行符，這是在Linux環境下
C++ 表示你當前的編輯語言是C++
Linux 表示我們當前的系統是Linux

- 安裝插件

C/C++ Microsoft出品
CMake twxs出品
CMake Tools Microsoft出品

- 快捷鍵

常用快捷鍵

ctrl+shift+p 打開命名面板
ctrl+p 打開搜索文件面板
- 直接輸入文件名，跳轉到文件
- ? 列出當前可執行的動作
- ! 顯示Errors或Warnings，也可以ctrl+shift+m
- : 跳轉到行數，也可以ctrl+g直接進入
- @ 跳轉到symbol(搜索變量或者函數)，也可以ctrl+shift+o直接進入
- @: 根據分類跳轉到symbol，查找變量或者函數，也可以ctrl+shift+o后輸入:進入
- # 根據名字查找symbol，也可以ctrl+t
ctrl+t 打開在工程搜索符號面板
ctrl+反點 打開終端
ctrl+b 關閉/打開側邊欄
ctrl+w 關閉當前文件
alt+上下箭頭 當前行上下移動
F2 變量統一重命名，類似于重構變量命名
F12 轉到定義處

快捷鍵：編輯器與窗口管理

打開一個新窗口：ctrl+shift+n
關閉窗口：ctrl+shift+w
新建文件：ctrl+n
切換出一個新的編輯器(最多3個)：ctrl+\ (也可以按住ctrl，然后點擊Explorer里的文件名)
左中右3個編輯器的快捷鍵：ctrl+1 ctrl+2 ctrl+3

快捷鍵：代碼編輯相關

代碼格式化：shift+alt+f，或crtl+shift+p后輸入format xxx
向上向下復制一行：shift+alt+up或shift+alt+down
列選擇：shift+alt+鼠標選擇

快捷鍵：光標相關

定義處縮略圖：只看一眼而不跳轉過去alt+f12
同時選中所有匹配：ctrl+shift+l

快捷鍵：重構代碼

找到所有的引用：shift+f12
跳轉到下一個Error或Warning：當有多個錯誤時可按f8逐個跳轉

快捷鍵：查找替換

查找：ctrl+f
查找替換：ctrl+h
整個文件夾中查找：ctrl+shift+h

快捷鍵：顯示相關

全屏：f11
ZoomIn/ZommOut：ctrl +/-

- 調試

launch.json

創建launch.json

點擊Run and Debug圖標，快捷鍵是ctrl+shift+d
點擊creae a launch.json 超鏈接
點擊C++(GDB/LLDB)
launch.json生成在.vscode目錄下

修改launch.json文件

修改program為${workspaceFolder}/build/mycmakeexe
加入"preLaunchTask": "Build"
加入"miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb"，如果gdb可以默認找到，就不需要配置

tasks.json

創建tasks.json

點擊Terminal
點擊Configure Default Build Task...
點擊Create tasks.json file from template
點擊Others

修改tasks.json

刪除自動生成的的tasks.json文件

輸入如下內容：

{"version": "2.0.0","options": {"cwd": "${workspaceFolder}/build"},"tasks": [{"type": "shell","label": "cmake","command": "cmake","args": [".."]},{"label": "make","group": {"kind": "build","isDefault": true},"command": "make","args": []},{"label": "Build","dependsOrder": "sequence","dependsOn": ["cmake","make"]}]
}

- 集成Git

安裝Git

sudo apt update
sudo apt install git
git config --global user.name "xxx"
git config --global user.email "xxx@qq.com"
git config --list 檢查是否配置完成

CMake

- 語法特性介紹

基本語法格式：指令(參數1 參數2…)
- 參數使用圓括弧括起
- 參數之間使用空格或分號分開

指令是大小寫無關的，參數和變量是大小寫相關的

set(HELLO hello.cpp)
add_executable(hello main.cpp hello.cpp)
ADD_EXECUTABLE(hello main.cpp ${HELLO})

**變量使用${}方式取值，但是在IF控制語句是直接使用變量名

- 重要指令和常用變量

重要指令(大小寫無關)

cmake_minimum_required-指定CMake的最小版本要求
- 語法：cmake_minimum_required(VERSION versionNumber [FATAL_ERROR])
```
# CMake最小版本要求為3.0
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
```
project-定義工程名稱，并可指定工程支持的語言
- 語法：project(projectname [CXX] [C] [Java])
```
# 指定工程為`HELLOWORLD`
project(HELLOWORLD)
```
set-顯式的定義變量
- 語法：set(VAR [VALUE] [CACHE TYPE DOCSTRING [FORCE]])
```
# 定義SRC變量，其值為main.cpp hello.cpp
set(SRC main.cpp hello.cpp)
```
include_directories-向工程添加多個特定的頭文件搜索路徑
- 相當于指定g++編譯器的-I參數
- 語法：include_directories[[AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 dir2...]
```
# 將/usr/include/myincludefolder 和 ./include 添加到頭文件搜索路徑
include_directories(/usr/include/myincludefolder ./include)
```
link_directories-向工程添加多個特定的庫文件搜索路徑
- 相當于指定g++編譯器的-L參數
- 語法：link_directories(dir1 dir2...)
```
# 將/usr/lib/mylibfolder 和 ./lib 添加到庫文件搜索路徑
link_directories(/usr/lib/mylibfolder ./lib)
```
add_library-生成庫文件
- 語法：add_library(libname [SHARED|STATIC|MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] source1 source2 ... sourceN)
```
# 通過變量 SRC 生成 libhello.so 共享庫
add_library(hello SHARED ${SRC})
```
add_compile_options-添加編譯參數
- 語法：add_compile_options(…)
```
# 添加編譯參數
add_compile_options(-Wall -std=c++11 -O2)
```
add_executable-生成可執行文件
- 語法：add_executable(exename source1 source2...sourceN)
```
# 編譯main.cpp生成可執行文件
add_executable(main main.cpp)
```
target_link_libraries-為target添加需要鏈接的共享庫
- 等同于g++編譯器的-l參數
- 語法：target_link_libraries(target library1<debug|optimized> library2...)
```
# 將hello動態庫鏈接到可執行文件main
target_link_library(main hello)
```
add_subdirectory-向當前工程添加存放源文件的子目錄，并可以指定中間二進制和目標二進制存放的位置
- 語法：add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])
```
# 添加src子目錄，src中需有一個CMakeLists.txt
add_subdirctory(src)
```

aux_source_directory-發現一個目錄下所有的源代碼文件并將列表存儲在一個變量中，這個指令臨時被用來自動構建源文件列表

語法：aux_source_directory(dir VARIABLE)

# 定義SRC變量，其值為當前目錄下所有的源代碼文件
aux_source_directory(. SRC)
# 編譯SRC變量所代表的源代碼文件，生成main可執行文件
add_executable(main ${SRC})

常用變量

CMAKE_C_FLAGS gcc編譯選項

CMAKE_CXX_FLAGS g++編譯選項

# 在CMAKE_CXX_FLAGS編譯選項后追加-std=c++11
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11")

CMAKE_BUILD_TYPE 編譯類型(Debug,Release)

# 設定編譯類型為Debug，調試時需要選擇Debug
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
# 設定編譯類型為Release，發布時需要選擇Release
set(CMAKE_BUILD_TYPE Release)

二進制目錄
- CMAKE_BINARY_DIR
- PROJECT_BINARY_DIR
- <projectname>_BINARY_DIR
  - 這三個變量指代的內容是一致的
  - 如果是in source build，指的就是工程頂層目錄
  - 如果是out of source編譯，指的是工程編譯發生的目錄
  - PROJECT_BINARY_DIR 跟其它兩個稍有區別，不過現在，你可以理解為他們是一致的
源代碼目錄
- CMAKE_SOURCE_DIR
- PROJECT_SOURCE_DIR
- <projectname>_SOURCE_DIR
  - 這三個變量指代的內容是一致的，不論采用何種編譯方式都是工程頂層目錄
  - 也就是在in source build時，它跟CMAKE_BINARY_DIR等變量一致
  - PROJECT_SOURCE_DIR 跟其它兩個稍有區別，不過現在，你可以理解為他們是一致的
CMAKE_C_COMPILER：指定C編譯器
CMAKE_CXX_COMPILER：指定C++編譯器
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH：可執行文件輸出的存放路徑
LIBRARY_OUTPUT_PATH：庫文件輸出的存放路徑

- CMake編譯工程

CMake目錄結構：項目主目錄存放一個CMakeLists.txt文件

兩種方式設置編譯規則：

包含源文件的子文件夾包含CMakeLists.txt文件，主目錄的CMakeLists.txt通過add_subdirectory添加子目錄即可
包含源文件的子文件夾未包含CMakeLists.txt文件，子目錄編譯規則體現在主目錄的CMakeLists.txt中

編譯流程

在Linux平臺下使用CMake構建C/C++工程的流程如下：

手動編寫CMakeLists.txt
執行命令cmake PATH生成Makefile（PATH是頂層CMakeLists.txt所在的目錄）
執行命令make進行編譯

兩種構建方式

內部構建(in-source build)：不推薦使用

內部構建會在同級目錄下產生一大堆中間文件，這些中間文件并不是我們最終所需要的，和工程源文件放一起會顯得雜亂無章
```
## 內部構建# 在當前目錄下，編譯本目錄的CMakeLists.txt，生成Makefile和其他文件
cmake .
# 執行make命令，生成target
make
```

外部構建(in-source build)：推薦使用

將編譯輸出文件與源文件放到不同的目錄中

## 外部構建# 1. 在當前目錄下，創建build文件夾
mkdir build
# 2. 進入build文件夾
cd build
# 3. 編譯上級目錄的CMakeLists.txt，生成Makefile和其它文件
cmake ..
# 4. 執行make命令

- CMake示例

示例一

## 目錄結構：include/swap.h src/swap.cpp main.cpp build/# CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
project(SWAP)
include_directories(include)
# 或者：include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -O2 -Wall")
# 或者：set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall")
#       set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
add_executable(main_cmake main.cpp src/swap.cpp)# 執行
cd build
cmake ..
make
./main_cmake