Linux 基础开发工具详解（Yum, Vim, GCC, Make, GDB, Git） - 指南

一、软件包管理器：yum/apt

什么是软件包管理器？

        这是一个运行在你服务器上的工具，它负责帮你去服务器上查找、下载、安装、卸载软件，并自动解决依赖问题 。就类似于手机上的“App Store”。 

常见的包管理器：

• CentOS/RedHat/Fedora 生态：主要使用 yum。
• Ubuntu/Debian 生态：主要使用apt 。

1.1 核心操作三板斧

在日常开发中，我们最常用的就是查找、安装和卸载。这里以 lrzsz 工具（一个用于在 Windows 和 Linux 间通过终端传输文件的工具）为例演示。

注意：安装和卸载操作涉及系统目录的修改，通常需要 root 权限或使用 sudo 提权 。且 yum 在同一时刻只能允许一个安装进程运行 。

查找软件包

当我们不知道软件的确切名称时，可以进行搜索。

CentOS (yum):

# 列出所有包含 lrzsz 关键字的包
[she@VM-0-15-centos test]$ yum list | grep lrzsz

其中 yum list 的作用是罗列出可供下载的全部软件。

说明一下：
1）软件包名称：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.cpu架构。
2）"x86_64"后缀表示64位系统的安装包，"i686"后缀表示32位系统安装包，选择包时要和系统匹配。
3）"el7"表示操作系统发行版的版本，“el7"表示的是"centos7/redhat7”，“el6"表示"centos6/redhat6”。
4）最后一列表示的是“软件源”的名称，类似于“小米应用商店”，“华为应用商店”这样的概念。

Ubuntu (apt):

apt search lrzsz

安装软件

找到名字后，一键安装。-y选项表示自动确认，不需要你在安装过程中手动按 "y"。

CentOS:

[she@VM-0-15-centos test]$ sudo yum install -y lrzsz

提示 "Complete!" 即表示安装成功 。

注意事项：
1）安装软件时由于需要向系统目录中写入内容，一般需要sudo或者切换到root账户下才能完成。
2）yum安装软件只能一个装完了再装另一个，正在使用yum安装一个软件的过程中，如果再尝试用yum安装另外一个软件，yum会报错。

Ubuntu:

she@VM-24-16-ubuntu:~/test$ sudo apt install -y lrzsz

卸载软件

CentOS:

[she@VM-0-15-centos test]$ sudo yum remove -y lrzsz

Ubuntu:

she@VM-24-16-ubuntu:~/test$ sudo apt remove -y lrzsz

1.2 软件从哪下的

我们知道 yum/apt 是从指定的服务器自动下载RPM包并且安装，可以自动处理依赖性关系，并且一次安装所有依赖的软件包，无须繁琐地一次次下载、安装。

而这个指定的包服务器链接就处于特定的配置文件中。

配置文件

CentOS: 配置文件位于 /etc/yum.repos.d/ 目录下 。CentOS-Base.repo是官方的标准源配置。

Ubuntu: 配置文件位于 /etc/apt/sources.list 。

默认的软件源服务器通常在国外。由于物理距离和网络原因，下载速度可能非常慢。为了加速，国内的高校和企业（如阿里云、清华大学、中科大等）同步了官方的软件库，提供了国内镜像源 。

例如：

• 阿里云镜像站：https://developer.aliyun.com/mirror/
• 清华大学开源镜像站：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/

配置国内源的本质，就是修改上述的配置文件，将下载链接指向国内的服务器，从而极大地提升下载速度。

扩展话题：

有时候你用 yum install 发现找不到某些软件（比如 sl 小火车动画，或者较新版本的开发工具）。这是因为官方的基础源只包含最稳定、最通用的软件。

这时候我们需要安装 EPEL ，它是一个提供了丰富额外软件包的仓库。

安装 EPEL 源：

[she@VM-0-15-centos test]$ sudo yum install -y epel-release

安装完成后，你的 /etc/yum.repos.d/ 下会多出一个 epel.repo 文件，再次搜索就能找到更多好玩的软件了 。

二、Linux编辑器 - vim

与 Notepad 或 VS Code 不同，Vim 是一个 多模式编辑器。

在绝大多数时间里，我们是在阅读和修改代码，而不是在输入新代码。因此，Vim 将键盘的大部分按键都赋予了编辑功能，让你手不离键盘热区就能完成极其复杂的操作。

2.1 核心模式

我们这里主要介绍vim最常用的三种模式：命令模式、插入模式、底行模式。

正常模式：

• 进入 Vim 的默认模式。
• 作用：移动光标、删除文本、复制粘贴。在这个模式下，你按下的键是命令，而不是字符。
• 按 Esc 键，永远可以回到这个模式。

插入模式：

• 作用：像普通编辑器一样输入文字。

• 进入方式：

  • i：在光标当前位置前插入。

  • a：在光标当前位置后插入。

  • o：在当前行下方新开一行插入。

末行模式：

• 作用：保存、退出、搜索、替换、设置行号。

• 进入方式：在正常模式下按 shift + :（即输入冒号 :）。

模式之间的切换如下图所示

vim命令模式各命令汇总

【移动光标】
1. 按「k」：光标上移。
2. 按「j」：光标下移。
3. 按「h」：光标左移。
4. 按「l」：光标右移。
5. 按「$」：移动到光标所在行的行尾。
6. 按「^」：移动到光标所在行的行首。
7. 按「gg」：移动到文本开始。
8. 按「Shift+g」：移动到文本末尾。
9. 按「n+Shift+g」：移动到第n行行首。
10. 按「n+Enter」：当前光标向下移动n行。
11. 按「w」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的开头。
12. 按「e」：光标从左到右，从上到下的跳到下一个字的结尾。
12. 按「b」：光标从右到左，从下到上的跳到上一个字的开头
【删除】
1. 按「x」：删除光标所在位置的字符。
2. 按「nx」：删除光标所在位置开始往后的n个字符。
3. 按「X」：删除光标所在位置的前一个字符。
4. 按「nX」：删除光标所在位置的前n个字符。
5. 按「dd」：删除光标所在行。
6. 按「ndd」：删除光标所在行开始往下的n行。
【复制粘贴】
1. 按「yy」：复制光标所在行到缓冲区。
2. 按「nyy」：复制光标所在行开始往下的n行到缓冲区。
3. 按「yw」：将光标所在位置开始到字尾的字符复制到缓冲区。
4. 按「nyw」：将光标所在位置开始往后的n个字复制到缓冲区。
5. 按「p」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴上。
6. 按「np」：将已复制的内容在光标的下一行粘贴n次。
【剪切】
1. 按「dd」：剪切光标所在行。
2. 按「ndd」：剪切光标所在行开始往下的n行。
3. 按「p」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴上。
4. 按「np」：将已剪切的内容在光标的下一行粘贴n次。
【撤销】
1. 按「u」：撤销。
2. 按「Ctrl+r」：恢复刚刚的撤销。
【大小写切换】
1. 按「~」：完成光标所在位置字符的大小写切换。
2. 按「n~」：完成光标所在位置开始往后的n个字符的大小写切换。
【替换】
1. 按「r」：替换光标所在位置的字符。
2. 按「R」：替换光标所到位置的字符，直到按下「Esc」键为止。
【更改】
1. 按「cw」：将光标所在位置开始到字尾的字符删除，并进入插入模式。
2. 按「cnw」：将光标所在位置开始往后的n个字删除，并进入插入模式。
【翻页】
1. 按「Ctrl+b」：上翻一页。
2. 按「Ctrl+f」：下翻一页。
3. 按「Ctrl+u」：上翻半页。
4. 按「Ctrl+d」：下翻半页。

vim底行模式各命令汇总

在使用底行模式之前，记住先按「Esc」键确定你已经处于命令模式，再按「:」即可进入底行模式。

【行号设置】
1.「set nu」：显示行号。
2.「set nonu」：取消行号。
【保存退出】
1.「w」：保存文件。
2.「q」：退出vim，如果无法离开vim，可在「q」后面跟一个「!」表示强制退出。
3.「wq」：保存退出。
【分屏指令】
1.「vs 文件名」：实现多文件的编辑。
2.「Ctrl+w+w」：光标在多屏幕下进行切换。
【执行指令】
1.「!+指令」：在不退出vim的情况下，可以在指令前面加上「!」就可以执行Linux的指令，例如查看目录、编译当前代码等。

2.2 Vim 配置

原生的 Vim 界面非常简陋（没有行号，语法不高亮）。为了让它更好用，我们需要配置它。

Vim 的配置原理是读取一个配置文件。

• 全局配置：/etc/vimrc（影响所有用户）。

• 用户配置：~/.vimrc（仅影响当前用户）。如果该文件不存在，可以手动创建 。

一个简单的 .vimrc 配置示例： 你可以直接在终端输入 vim ~/.vimrc，然后写入以下内容：

" 开启语法高亮
syntax on  " [cite: 490]
" 显示行号
set nu     " [cite: 491]
" 设置缩进为 4 个空格
set shiftwidth=4 " [cite: 492]
set tabstop=4
set autoindent   " 自动缩进

vim的配置比较复杂，建议不要自己一个个去配置。比较简单的方法是直接执行以下指令：

curl -sLf https://gitee.com/HGtz2222/VimForCpp/raw/master/install.sh -o ./install.sh && bash ./install.sh

然后按照提示输入root密码后，等待安装配置，最后手动执行source ~/.bashrc即可。

三、Linux编译器 - gcc/g++

gcc和g++分别是GNU的C和C++的编译器，gcc和g++在执行编译的时候一般有以下四个步骤：

1. 预处理: 头文件展开、去注释、宏替换、条件编译。
2. 编译: C代码翻译成汇编语言。
3. 汇编: 汇编代码转为二进制目标代码。
4. 链接: 将汇编过程产生的二进制代码进行链接。

3.1 预处理

我们在shell运行 gcc -E test.c -o test.i

• 预处理功能主要包括头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等。
• 预处理指令是以#开头的代码行。
• -E选项的作用是让gcc/g++在预处理结束后停止编译过程。
• -o选项是指目标文件，“xxx.i”文件为已经过预处理的原始程序。

3.2 编译

继续运行 gcc -S test.i -o test.s

• 在这个阶段中，gcc/g++首先检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，将代码翻译成汇编语言。
• 用户可以使用-S选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。
• -o选项是指目标文件，“xxx.s”文件为已经过翻译的原始程序。

3.3 汇编

继续运行 gcc -c test.s -o test.o

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“xxx.s”文件转成目标文件。
• 使用-c选项就可以得到汇编代码转化为“xxx.o”的二进制目标代码了。

3.4 链接

继续运行 gcc test.o -o test

• 在成功完成以上步骤之后，就进入了链接阶段。
• 链接的主要任务就是将生成的各个“xxx.o”文件进行链接，生成可执行文件。
• gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件。
• 若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out。
  注意： 链接后生成的也是二进制文件。

动静态库：

函数库一般分为静态库和动态库两种：

        静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件当中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了，静态库一般以.a为后缀。

        动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件当中，而是在程序运行时由链接文件加载库，这样可以节省系统的开销，动态库一般以.so为后缀。

那么在链接阶段，有一个核心概念：我们的程序依赖的库（如 libc）是怎么“塞”进来的？

静态链接：

• 原理：在编译时，将库文件的代码全部拷贝到可执行文件中 。
• 优点：程序独立，不依赖运行环境（移植方便）。
• 缺点：文件体积大，浪费磁盘和内存（如果有100个程序都用 printf，内存里就有100份 printf 的代码副本） 。
• 后缀：Linux 下通常为 .a 。

动态链接—— GCC 默认行为

• 原理：编译时不拷贝代码，只记录需要用到的库的地址/链接。程序运行时，由操作系统动态加载库文件 。
• 优点：节省资源，库文件更新时无需重新编译程序 。

• 缺点：依赖运行环境，如果缺少库文件，程序无法运行。

• 后缀：Linux 下通常为 .so 。

gcc和g++默认生成的二进制程序是动态链接的，我们可以使用 file 指令进行查看。

其次，我们还可以使用ldd指令查看动态链接的可执行文件所依赖的库。

图中的/lib64/libc.so.6就是当前云服务器当中的C标准库。

常用选项

• -g：生成调试信息（GDB 调试必选） 。
• -O0 / -O1 / -O2 / -O3：优化级别，-O3 优化最高 。
• -static：强制采用静态链接 。

四、自动化构建：Make & Makefile

Makefile：是一个文本文件，定义了一系列的规则，告诉系统哪些文件需要先编译，哪些需要后编译，以及如何编译 。

make：是一个命令工具，它解释 Makefile 中的指令，实现自动化构建。

一旦写好 Makefile，只需要输入一个 make 命令，整个工程就会自动编译，极大提高开发效率 。

依赖关系与依赖方法

Makefile 的编写遵循一个最基本的格式：

目标文件: 依赖文件列表
[Tab] 依赖方法 (必须以 Tab 键开头)

列如

myproc: myproc.cgcc -o myproc myproc.c

依赖关系：myproc依赖于 myproc.c 。也就是说是myproc目标文件，myproc.c是依赖文件。

依赖方法：执行 gcc -o myproc myproc.c来生成它 。

第一次 make后，如果源文件没有修改，再次 make会提示 "make: 'myproc' is up to date."，而不会重新编译。原因是因为时间戳对比.

Linux 系统中，文件有三个时间属性（可以通过 stat filename命令查看）：

• Access：最近访问时间。

• Modify：文件内容最近修改的时间。

• Change：文件属性最近修改的时间。

Make 的逻辑很简单：如果目标文件的 Modify 时间 早于 依赖文件的 Modify 时间，说明依赖文件被修改过，需要重新编译；否则不需要。

Makefile文件的简写方式：

1. $@：表示依赖关系中的目标文件（冒号左侧）。
2. $^：表示依赖关系中的依赖文件列表（冒号右侧全部）。
3. $<：表示依赖关系中的第一个依赖文件（冒号右侧第一个）。

项目清理 

我们在构建项目时，常需要清除旧的生成文件。通常定义一个 clean目标。 为了防止当前目录下有名为 clean的文件干扰，我们使用 .PHONY 将其声明为 伪目标，表示它总是被执行，不检查时间戳 。

列如

test_thread:test_thread.ccg++ -o $@ $^ -lpthread
.PHONY:clean
clean:rm -f test_thread

五、版本控制器：Git

Git是个工具，需要主动去安装，结合之前的内容，

[she@VM-0-15-centos test]$ sudo yum install git  # CentOS
# 或 sudo apt install git

第一次配置

安装后，你需要告诉 Git 你是谁

[she@VM-0-15-centos test]$ git config --global user.name "Your Name"
[she@VM-0-15-centos test]$ git config --global user.email "you@example.com"

这种配置会记录在每一次提交中，因为修改了config文件。

获取项目

通常我们在 Github/Gitee 上创建一个仓库，然后将其克隆到本地：

[she@VM-0-15-centos test]$ git clone [仓库链接]

5.1 核心操作“三板斧”

第一板斧：git add (暂存)

当你修改了代码），你需要告诉 Git 哪些文件需要被管理。

[she@VM-0-15-centos test]$ git add process.c   # 添加指定文件
# 或者
[she@VM-0-15-centos test]$ git add .           # 添加当前目录下所有变动

第二板斧：git commit (提交)

将暂存区的内容真正提交到本地仓库。要注意必须填写提交日志！

[she@VM-0-15-centos test]$ git commit -m "写好了第一个程序"

这一步完成后，你的代码就已经被永久记录在本地的版本历史中了。

第三板斧：git push (推送)

将本地仓库的记录同步到远端服务器，实现异地备份和多人协作。

[she@VM-0-15-centos test]$ git push

此时你需要输入 Github 的账号密码。

在编译 C/C++ 项目时，会生成大量的中间文件（如 .o）和可执行文件（如 myproc）。这些文件不需要也不应该被提交到代码仓库。

我们可以创建一个名为 .gitignore 的文件，在里面列出要忽略的文件模式：

列如

# 忽略所有的 .o 文件
*.o
# 忽略可执行文件
myproc

这样，git 的时候就不会提交这些没必要的文件了 。

六、Linux调试器 - gdb

6.1 gdb使用须知

程序发布方式：
 1、debug版本：程序本身会被加入更多的调试信息，以便于进行调试。
 2、release版本：不会添加任何调试信息，是不可调试的。

在Linux当中gcc/g++默认生成的可执行程序是release版本的，是不可被调试的。如果想生成debug版本，就需要在使用gcc/g++生成可执行程序时加上-g选项。

对同一份源代码分别生成其release版本和debug版本的可执行程序，debug版本发布的可执行程序的大小比release版本发布的可执行程序的大小要大一点，其原因就是以debug版本发布的可执行程序当中包含了更多的调试信息。

可以通过 file 命令查看是否就有调试信息，输出中会带有 with debug_info 字段。

gdb命令汇总

• 开始： gdb binFile
• 退出： ctrl + d 或 quit 调试命令

命令	作用	样例
list/l	显示源代码，从上次位置开始，每次列出 10 行	list/l 10
list/l 函数名	列出指定函数的源代码	list/l main
list/l 文件名：行号	列出指定文件的源代码	list/l mycmd.c:10
r/run	从程序开始连续执行	run
n/next	单步执行，不进入函数内部（逐过程），对应 F10	next
s/step	单步执行，进入函数内部（逐语句），对应 F11	step
break/b [文件名:] 行号	在指定行号设置断点	break 10break test.c:10
break/b 函数名	在函数开头设置断点	break main
info break/b	查看当前所有断点的信息	info break
finish	执行到当前函数返回，然后停止	finish
print/p 表达式	打印表达式的值	print start+end
p 变量	打印指定变量的值	p x
set var 变量 = 值	修改变量的值	set var i=10
continue/c	从当前位置开始连续执行程序	continue
delete/d breakpoints	删除所有断点	delete breakpoints
delete/d breakpoints n	删除序号为 n 的断点	delete breakpoints 1
disable breakpoints	禁用所有断点	disable breakpoints
enable breakpoints	启用所有断点	enable breakpoints
info/i breakpoints	查看当前设置的断点列表	info breakpoints
display 变量名	跟踪显示指定变量的值（每次停止时自动打印）	display x
undisplay 编号	取消对指定编号的变量的跟踪显示	undisplay 1
until X 行号	执行到指定行号	until 20
backtrace/bt	查看当前执行栈的各级函数调用及参数	backtrace
info/i locals	查看当前栈帧的局部变量值	info locals
quit	退出 GDB 调试器	quit