ARM 嵌入式第3章 Linux編程環(huán)境ppt課件

1、第3章 Linux編程環(huán)境farsight2本章內(nèi)容包括常用的本章內(nèi)容包括常用的Linux開發(fā)工具使用技巧和開發(fā)工具使用技巧和Linux編程技術(shù)。本章內(nèi)容比編程技術(shù)。本章內(nèi)容比Linux編程方面的書編程方面的書籍簡(jiǎn)略得多，重點(diǎn)介紹常用的籍簡(jiǎn)略得多，重點(diǎn)介紹常用的Linux編程工具和技編程工具和技巧。通過本章學(xué)習(xí)可以使讀者快速掌握基本的巧。通過本章學(xué)習(xí)可以使讀者快速掌握基本的Linux開發(fā)工具，為后續(xù)的嵌入式開發(fā)工具，為后續(xù)的嵌入式Linux開發(fā)打下開發(fā)打下基礎(chǔ)?；A(chǔ)。 本章目標(biāo)常用Linux編程工具 GNU工具鏈的使用技巧 Linux編程庫(kù)的API介紹 3.1 Linux常用工具常用工具3.1

2、.1 Shell簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介在在Linux系統(tǒng)開發(fā)過程中，開發(fā)者或者用戶與系統(tǒng)開發(fā)過程中，開發(fā)者或者用戶與Linux系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互的時(shí)候需要一個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互的時(shí)候需要一個(gè)平臺(tái)，這就是，這就是Shell，有了它，用戶就能通過鍵盤輸入，有了它，用戶就能通過鍵盤輸入與系統(tǒng)進(jìn)行交互了。與系統(tǒng)進(jìn)行交互了。單從字面意思上理解，單從字面意思上理解，Shell的本意是的本意是“殼的意思?xì)さ囊馑?，通俗地講就是內(nèi)部核心與外部使用者發(fā)生聯(lián)系，通俗地講就是內(nèi)部核心與外部使用者發(fā)生聯(lián)系的介質(zhì)。的介質(zhì)。Shell工作示意圖Shell提供了用戶與操作系統(tǒng)之間通訊的方式。這種通信可以以交互方式從鍵盤輸入，并且可以立即得

3、到響應(yīng)），或者以Shell script非交互方式執(zhí)行。Shell本身又是一個(gè)解釋型的程序，也是一種編程語言，Shell程序設(shè)計(jì)語言支持絕大多數(shù)在高級(jí)語言中能見到的程序元素，如函數(shù)、變量、數(shù)組和程序控制結(jié)構(gòu)。3.1.2 常用常用Shell命令命令1Shell命令的一般格式命令名 【選項(xiàng)】 【參數(shù)1】 【參數(shù)2】命令行輸入實(shí)際上是可以編輯的一個(gè)文本緩沖區(qū)，在命令行中就可以輸入Shell命令了。在按“回車鍵以確認(rèn)當(dāng)前操作之前，可以對(duì)輸入的內(nèi)容進(jìn)行編輯。2命令行輸入命令行輸入命令行輸入實(shí)際上是可以編輯的一個(gè)文本緩沖區(qū)命令行輸入實(shí)際上是可以編輯的一個(gè)文本緩沖區(qū)，在命令行中就可以輸入，在命令行中就可以輸

4、入Shell命令了。在按命令了。在按“回回車鍵以確認(rèn)當(dāng)前操作之前，可以對(duì)輸入的內(nèi)容車鍵以確認(rèn)當(dāng)前操作之前，可以對(duì)輸入的內(nèi)容進(jìn)行編輯。進(jìn)行編輯。3常用Shell命令介紹3常用Shell命令介紹（1輸入命令行自動(dòng)補(bǔ)齊automatic command line completion功能（2對(duì)目錄和文件的操作（3用戶管理（4文件的打包和壓縮（5rpm軟件包的安裝（6源碼維護(hù)基本命令 diff命令（7配置、編譯、安裝源碼包軟件（8中斷Shell命令執(zhí)行的方法（9模塊管理指令3.1.3 編寫編寫Shell腳本腳本Shell不僅僅是命令的執(zhí)行，而且是一種編程語言，它提供了定義變量和參數(shù)的手段以及豐富的程序

5、控制結(jié)構(gòu) 1建立腳本建立腳本編輯編輯Shell腳本文件使用腳本文件使用Linux下的普通編輯器如下的普通編輯器如vi、Emacs等即可。等即可。Linux下的下的Shell默認(rèn)采用默認(rèn)采用Bash，所以本書也主要以所以本書也主要以Bash腳本為例介紹腳本為例介紹2Shell變量變量Shell腳本中主要有以下幾種變量：系統(tǒng)變量，環(huán)腳本中主要有以下幾種變量：系統(tǒng)變量，環(huán)境變量，用戶變量境變量，用戶變量 3流程控制流程控制同傳統(tǒng)的編程語言一樣，同傳統(tǒng)的編程語言一樣，Shell提供了很多特性，提供了很多特性，如數(shù)據(jù)變量、參數(shù)傳遞、判別、流程控制、數(shù)據(jù)如數(shù)據(jù)變量、參數(shù)傳遞、判別、流程控制、數(shù)據(jù)輸入和輸出

6、、子程序及以中斷處理等。輸入和輸出、子程序及以中斷處理等。4Shell腳本的執(zhí)行腳本的執(zhí)行如果已經(jīng)寫好如果已經(jīng)寫好Shell腳本，運(yùn)行該腳本可以有以下腳本，運(yùn)行該腳本可以有以下的幾種方法。的幾種方法。（1設(shè)置好腳本的執(zhí)行權(quán)限之后再執(zhí)行腳本設(shè)置好腳本的執(zhí)行權(quán)限之后再執(zhí)行腳本（2使用使用Bash內(nèi)部指令內(nèi)部指令source（3直接使用直接使用sh命令來執(zhí)行命令來執(zhí)行3.1.4 正則表達(dá)式正則表達(dá)式正則表達(dá)式是一種可以用于模式匹配和替換的有正則表達(dá)式是一種可以用于模式匹配和替換的有效工具。正則表達(dá)式描述了一種字符串匹配的模效工具。正則表達(dá)式描述了一種字符串匹配的模式，可以用來檢查一個(gè)串是否含有某種子

7、串、將式，可以用來檢查一個(gè)串是否含有某種子串、將匹配的子串做替換或者從某個(gè)串中取出符合某個(gè)匹配的子串做替換或者從某個(gè)串中取出符合某個(gè)條件的子串等。條件的子串等。正則表達(dá)式由普通字符例如字符正則表達(dá)式由普通字符例如字符a到到z以及特以及特殊字符稱為特殊字符組成特定文字模式。當(dāng)殊字符稱為特殊字符組成特定文字模式。當(dāng)從一個(gè)文件或命令中抽取或者過濾文本時(shí)，使用從一個(gè)文件或命令中抽取或者過濾文本時(shí)，使用正則表達(dá)式可以簡(jiǎn)化命令中的匹配表達(dá)。正則表達(dá)式可以簡(jiǎn)化命令中的匹配表達(dá)。3.1.5 程序編輯器程序編輯器編輯器是系統(tǒng)的重要工具之一，在各種操作系統(tǒng)中，編輯器都是必不可少的部件。Linux系統(tǒng)提供了一個(gè)完整

8、的編輯器家族系列，如Ed、Ex、Vi和Emacs等，按功能它們可以分為兩大類。 行編輯器如Ed、Ex） 全屏幕編輯器如Vi、Emacs）Vi有3種基本工作模式：指令行模式、文本輸入模式、末行模式，它們的相互關(guān)系如下。3.2 Makefile3.2.1 GNU makeGNU make最初是最初是Unix系統(tǒng)下的一個(gè)工具，設(shè)計(jì)系統(tǒng)下的一個(gè)工具，設(shè)計(jì)之初是為了維護(hù)之初是為了維護(hù)C程序文件不必要的重新編譯，它程序文件不必要的重新編譯，它是一個(gè)自動(dòng)生成和維護(hù)目標(biāo)程序的工具。是一個(gè)自動(dòng)生成和維護(hù)目標(biāo)程序的工具。make是一個(gè)解釋是一個(gè)解釋Makefile文件中指令的命令工具文件中指令的命令工具，其最基本

9、的功能就是通過，其最基本的功能就是通過Makefile文件來描述文件來描述源程序之間的相互關(guān)系并自動(dòng)維護(hù)編譯工作，它源程序之間的相互關(guān)系并自動(dòng)維護(hù)編譯工作，它會(huì)告知系統(tǒng)以何種方式編譯和鏈接程序。會(huì)告知系統(tǒng)以何種方式編譯和鏈接程序。通常狀況之下GNU make的工作流程如下。 查找當(dāng)前目錄下的Makefile文件 初始化文件中的變量 分析Makefile中的所有規(guī)則 為所有的目標(biāo)文件創(chuàng)建依賴關(guān)系 根據(jù)依賴關(guān)系，決定哪些目標(biāo)文件要重新生成 執(zhí)行生成命令3.2.2 Makefile規(guī)則語法規(guī)則語法Makefile有其自身特定的編寫格式并且遵循一定的語法規(guī)則。#注釋目標(biāo)文件：依賴文件列表.命令列表.3

10、.2.3 Makefile文件中變量的使用文件中變量的使用一般來說，Makefile文件中變量的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。1代表一個(gè)文件列表Makefile文件中的變量常常存儲(chǔ)一些目標(biāo)文件甚至是目標(biāo)文件的依賴文件，引用這些文件的時(shí)候引用存儲(chǔ)這些文件的變量即可，這給Makefile編寫和維護(hù)者帶來了很大的方便。2代表編譯命令選項(xiàng)所有編譯命令都帶有相同編譯選項(xiàng)時(shí)比如-Wall -O2等），可以將該編譯選項(xiàng)賦給一個(gè)變量，這樣方便了引用。同時(shí)，如果改變編譯選項(xiàng)的時(shí)候，只需改變?cè)撟兞恐导纯?，而不必在每處用到編譯選項(xiàng)的地方都做改動(dòng)。3.3 二進(jìn)制代碼工具的使用二進(jìn)制代碼工具的使用3.3.1 GNU Binu

11、tils工具介紹工具介紹在在Linux下建立嵌入式交叉編譯環(huán)境要用到一系列下建立嵌入式交叉編譯環(huán)境要用到一系列的工具鏈的工具鏈tool-chain），主要有比如），主要有比如GNU Binutils、Gcc、Glibc、Gdb等，它們都屬于等，它們都屬于GNU的工具集。的工具集。GNU Binutils工具集里主要有以下一工具集里主要有以下一系列的部件。系列的部件。 as GNU的匯編器的匯編器 ld GNU的鏈接器的鏈接器 add2line 將地址轉(zhuǎn)換成文件名或行號(hào)對(duì)，以便將地址轉(zhuǎn)換成文件名或行號(hào)對(duì)，以便調(diào)試程序調(diào)試程序 ar 從文件中創(chuàng)建、修正、擴(kuò)展文件從文件中創(chuàng)建、修正、擴(kuò)展文件 gas

12、p 匯編宏處理器匯編宏處理器 nm 從目標(biāo)代碼文件中列舉所有變量包括變量值和變量類型），如果沒有指定目標(biāo)文件，則默認(rèn)是a.out文件 objcopy objcopy工具使用GNU BSD庫(kù)，它可以把目標(biāo)文件的內(nèi)容從一種文件格式復(fù)制到另一種格式的目標(biāo)文件中 add2line 把程序地址轉(zhuǎn)換為文件名和行號(hào) objdump 顯示目標(biāo)文件信息 readelf 顯示elf文件信息 ranlib 生成索引以加快對(duì)歸檔文件的訪問，并將其保存到這個(gè)歸檔文件中 size 列出目標(biāo)模塊或文件的代碼尺寸 strings 打印可打印的目標(biāo)代碼字符至少4個(gè)字符），打印字符多少可以控制 strip 放棄所有符號(hào)連接 c+

13、filt 鏈接器ld使用該命令可以過濾C+符號(hào)和Java符號(hào)，防止重載函數(shù)沖突 gprof 顯示程序調(diào)用段的各種數(shù)據(jù)3.3.2 Binutils工具軟件使用工具軟件使用1匯編器匯編器 Linux平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)匯編器是平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)匯編器是GAS，它是，它是GCC所依賴所依賴的后臺(tái)匯編工具，通常包含在的后臺(tái)匯編工具，通常包含在binutils 軟件包中。軟件包中。2鏈接器鏈接器GNU鏈接器使用一個(gè)命令語言腳本來控制鏈接過程鏈接器使用一個(gè)命令語言腳本來控制鏈接過程。3.4 編譯器編譯器GCC的使用的使用3.4.1 GCC編譯器介紹編譯器介紹GCC是是GNU項(xiàng)目的編譯器組件之一，也是項(xiàng)目的編譯器組件之一，也

14、是GNU軟件產(chǎn)品家族具有代表軟件產(chǎn)品家族具有代表性的作品。性的作品。GCC的發(fā)展大體經(jīng)歷了下面的幾個(gè)階段。的發(fā)展大體經(jīng)歷了下面的幾個(gè)階段。 1987年，第一版的年，第一版的GCC發(fā)布。發(fā)布。 2019.6.18，GCC3.0正式發(fā)布。正式發(fā)布。 2019.4.20，GCC 3.4.0版本發(fā)布。版本發(fā)布。 2019.4.22，最新版本的，最新版本的GCC 4.0發(fā)布，官方網(wǎng)站：發(fā)布，官方網(wǎng)站：。GCC是一組編譯工具的總稱，其軟件包里包含眾多的工具，按其類型，是一組編譯工具的總稱，其軟件包里包含眾多的工具，按其類型，主要有以下的分類。主要有以下的分類。 C編譯器編譯器 cc,

15、 cc1, cc1plus, gcc C+編譯器編譯器 c+, cc1plus, g+ 源碼預(yù)處理程序源碼預(yù)處理程序 cpp, cpp0 庫(kù)文件庫(kù)文件 libgcc.a, libgcc_eh.a, libgcc_s.so, libiberty.a, libstdc+.a,so, libsupc+.a3.4.2 GCC編譯選項(xiàng)解析編譯選項(xiàng)解析GCC是Linux下基于命令行的c語言編譯器，其基本的使用語法如下。gcc option | filename 對(duì)于編譯C+的源程序，其基本的語法如下。g+ option | filename GCC擁有眾多的命令選項(xiàng)，有超過100個(gè)的編譯選項(xiàng)可用，按其應(yīng)用

16、有如下的分類。1常用編譯選項(xiàng)常用編譯選項(xiàng)2出錯(cuò)檢查和警告提示選項(xiàng)出錯(cuò)檢查和警告提示選項(xiàng)3代碼優(yōu)化選項(xiàng)代碼優(yōu)化選項(xiàng)4調(diào)試分析選項(xiàng)調(diào)試分析選項(xiàng)3.5 調(diào)試器調(diào)試器GDB的使用技巧的使用技巧3.5.1 GDB調(diào)試器介紹調(diào)試器介紹以下是以下是GDB所提供的一些功能。所提供的一些功能。 啟動(dòng)程序，并且可以設(shè)置運(yùn)行環(huán)境和參數(shù)來運(yùn)行啟動(dòng)程序，并且可以設(shè)置運(yùn)行環(huán)境和參數(shù)來運(yùn)行指定程序。指定程序。 讓程序在指定斷點(diǎn)處停止執(zhí)行。讓程序在指定斷點(diǎn)處停止執(zhí)行。 對(duì)程序做出相應(yīng)的調(diào)整，這樣就能糾正一個(gè)錯(cuò)誤對(duì)程序做出相應(yīng)的調(diào)整，這樣就能糾正一個(gè)錯(cuò)誤后繼續(xù)調(diào)試。后繼續(xù)調(diào)試。使用使用gdb命令的語法如下。命令的語法如下。#

17、gdb 參數(shù)參數(shù) Filename3.5.2 GDB調(diào)試命令調(diào)試命令常用到的GDB調(diào)試命令。命 令說 明file指定要調(diào)試的可執(zhí)行程序kill終止正在調(diào)試的可執(zhí)行程序next執(zhí)行一行源代碼但并不進(jìn)入函數(shù)內(nèi)部list部分列出源代碼step執(zhí)行一行源代碼并不進(jìn)入函數(shù)內(nèi)部run執(zhí)行當(dāng)前的可執(zhí)行程序quit結(jié)束gdb調(diào)試任務(wù)watch可以檢查一個(gè)變量的值而不管它何時(shí)被改變print打印表達(dá)式的值到標(biāo)準(zhǔn)輸出break N在指定的第N行源代碼設(shè)置斷點(diǎn)info break顯示當(dāng)前斷點(diǎn)清單，包括到達(dá)斷點(diǎn)處的次數(shù)等info files顯示被調(diào)試文件的詳細(xì)信息info func顯示所有的函數(shù)名info local

18、 顯示當(dāng)函數(shù)中的局部變量信息info prog顯示被調(diào)試程序的執(zhí)行狀態(tài)info var顯示所有的全局和靜態(tài)變量名稱make在不退出 gdb 的情況下運(yùn)行 make 工具shell在不退出 gdb 的情況下運(yùn)行shell命令continue繼續(xù)執(zhí)行正在調(diào)試的程序3.6 Linux編程庫(kù)編程庫(kù)3.6.1 Linux編程庫(kù)介紹編程庫(kù)介紹Linux下的庫(kù)文件分為共享庫(kù)和靜態(tài)庫(kù)下的庫(kù)文件分為共享庫(kù)和靜態(tài)庫(kù)2大類，它大類，它們兩者的差別僅在程序執(zhí)行時(shí)所需的代碼是在運(yùn)們兩者的差別僅在程序執(zhí)行時(shí)所需的代碼是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載的，還是在編譯時(shí)靜態(tài)加載的。此行時(shí)動(dòng)態(tài)加載的，還是在編譯時(shí)靜態(tài)加載的。此外，通常共享庫(kù)以外，通常共享庫(kù)以.so(Shared Object)結(jié)尾，靜態(tài)結(jié)尾，靜態(tài)鏈接庫(kù)通常以鏈接庫(kù)通常以.a結(jié)尾結(jié)尾Archive）。在終端下查看）。在終端下查看庫(kù)的內(nèi)容，通常共享庫(kù)為綠色，而靜態(tài)庫(kù)為黑色庫(kù)的內(nèi)容，通常共享庫(kù)為綠色，而靜態(tài)庫(kù)為黑色。Linux的庫(kù)一般在的庫(kù)一般在