Linux下C++开发

Linux 系统介绍

简介

Linux属于多用户多任务操作系统，而Windows属于单用户多任务操作系统
Linux一切皆文件
目录结构
- bin 存储二进制可执行文件
- dev 存放的是外接设备，例如磁盘，光盘等。在其中的外接设备是不能直接被使用的，需要挂载
- etc 主要存储一些配置文件
- home 表示除了root用户以外，其它用户的家目录，类似于Windows下的User/用户目录
- proc 全称process，表示进程，该目录存储的是Linux运行时候的进程
- root 该目录是root用户自己的家目录
- sbin 全称super binary，该目录也存储一些可被执行的二进制文件，但必须得有super权限的用户才能执行
- tmp 当系统运行时候产生的临时文件会存放在这个目录
- usr 存放的是用户自己安装的软件。类似于Windows下的program files
- var 该目录存放程序/系统的日志文件
- mnt 当外接设备需要挂载的时候，就需要挂载在mnt目录下

常用命令

time ./hello 测试hello程序执行的时间
ls -lah /home ./ 以列表形式显示多个目录，-h表示以可读性较高的形式显示
mkdir -p a/b/c 表示一次性创建多层不存在的目录
mkdir a b c 创建多个目录
man 全称an interface to the system reference manuals
- 作用：包含了Linux中全部命令手册
- man man 查看man命令的手册
- man ls 查看ls命令的手册
reboot 立即重启
shutdown -h now 立即关机
gedit a.txt 用可视化文本编辑器打开a.txt

常用快捷键

ctrl+l 清屏
ctrl+c 退出当前行
ctrl+w 删除当前行一个单词
ctrl+shift+'+' 放大Terminal 【Ubuntu】
ctrl+'-' 缩小Terminal 【Ubuntu】
ctrl+'+' 放大Terminal 【Mingw64】
ctrl+'-' 缩小Terminal 【Mingw64】
ctrl+alt+t 开启Terminal

安装常用软件

sudo apt update 安装软件前，最好更新软件库
sudo apt install tree 安装可以以树形方式浏览多层目录
sudo apt install build-essential gdb 安装好gcc,g++,gdb
- 查看是否安装成功：
  - gcc --version
  - g++ --version
  - gdb --version
sudo apt install cmake 安装cmake
sudo apt install libboost-dev 安装boost

开发环境搭建

GCC编译器

- 编译过程

预处理-Pre-Processing // .i文件

# -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理
g++ -E test.cpp -o test.i    // .i文件

编译-Compiling // .s文件

# -S 选项告诉g++在为C++代码产生了汇编语言文件后停止编译
# g++ 产生的汇编语言的默认扩展名为 .s
g++ -S test.i -o test.s

汇编-Assembling // .o文件

# -c 选项告诉g++仅把源代码编译为机器语言的目标代码
# 默认情况下，g++建立的目标文件有一个 .o 的扩展名
g++ -c test.s -o test.o

链接-Linking // bin文件

# -o 选项指定将来的可执行文件的文件名
g++ test.o -o test

- g++重要的编译参数

-g 编译带调试信息的可执行文件

# -g 选项告诉GCC产生能被GNU调试器GDB使用的调试信息，以调试程序
g++ -g test.cpp

-O[n] 优化源代码

# -O0 表示不做优化
# -Og 表示不做优化 【有些g++版本不支持】
# -O1 为默认优化
# -O2 除了完成-O1的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等
# -O3 包括循环展开和其它一些与处理特性相关的优化工作
g++ -O2 test.cpp

-l 和 -L 指定库文件 | 指定库文件路径

# -l参数(小写) 指定程序要链接的库名
# 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接
g++ -glog test.cpp# 如果库文件没有放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib，需要使用-L参数(大写)指定库文件所在的目录
g++ -L/home/balingshang/mylibfolder -lmylib test.cpp

-I 指定头文件搜索目录

# /usr/include目录一般不需要指定，g++知道去那里找
# 其它目录需要自己指定
g++ -I/myinclude test.cpp

-Wall 打印警告信息s
```
g++ -Wall test.cpp
```
-w 关闭警告信息
```
g++ -w test.cpp
```

-std=c++11 设置编译标砖

# 使用 c++11 标准编译 test.cpp
g++ -std=c++11 test.cpp

-o 指定输出文件名
```
g++ test.cpp -o test
```

-D 定义宏

# 在使用gcc/g++编译的时候定义宏# 常用场景:
# -DDEBUG定义DEBUG宏，可能文中有DEBUG宏部分的相关信息，用-DDEBUG来选择开启或者关闭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. 在编译的时候，使用 g++ -DDEBUG main.cpp
// 2. 输出：In Debug

man g++ 查看其它编译选项
```
man g++
```

- 生成静态链接库

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

使用：

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

- 生成动态链接库

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调试器

- 常用调试命令参数

开始调试：执行gdb [exefilename]，进入gdb调试程序，其中exefilename为要调试的可执行文件名

## 以下命令后括号内为命令的简化使用，比如run(r)，直接输入r就代表命令run$(gdb)help(h) # 查看命令帮助，如：help set$(gdb)run(r)  # 重新开始运行(run-text：加载文本文件，run-bin：加载二进制文件)，如果没有加断点，程序就直接运行结束了$(gdb)start   # 单步执行，运行程序，停在第一行执行语句 $(gdb)list(l) # 查看源代码(list-n，从第n行开始查看代码。list+函数名：查看具体函数)$(gdb)set     # 设置变量的值$(gdb)next(n) # 单步调试(逐过程，函数直接执行)$(gdb)step(s) # 单步调试(逐语句：跳入自定义函数内部执行)$(gdb)backtrace(bt) # 查看函数调用的栈帧和层级关系$(gdb)frame(f) # 切换函数的栈帧$(gdb)info(i)  # 查看函数内部局部变量的数值$(gdb)finish   # 结束当前函数，返回到函数调用点$(gdb)continue(c) # 继续运行，相当于F5$(gdb)print(p) # 打印值及地址$(gdb)quit(q) # 退出gdb

$(gdb)break(b)+num     # 在第num行设置断点$(gdb)info breakpoints # 查看当前设置的所有断点$(gdb)delete(d) breakpoints num # 删除第num个断点$(gdb)display          # 追踪查看具体变量值$(gdb)undisplay        # 取消追踪查看变量$(gdb)watch            # 被设置观察点的变量发生修改时，打印显示$(gdb)i watch          # 显示观察点$(gdb)enable breakpoints  # 启用断点$(gdb)disable breakpoints # 禁用断点$(gdb)x                # 查看内存 x/20xw 显示20个单元，16进制，每个单元4字节$(gdb)run argv[1] argv[2] # 调试时命令行传参$(gdb)set follow-fork-mode child # Makefile项目管理：选择跟踪父子进程(fork())

Tips：

编译时加上-g，才能用gdb进行调试
回车键：重复上一命令

- 调试流程

方法1
- gdb myexe
- b 13
- run
- 调试会在第13行停住
方法2
- gdb myexe
  - gdb myexe -p pid
    - continue ©
- set args conf/gs_conf1.xml # 设置参数
- show args # 显示参数
- start
- 调试会停在第1行
方法3
- gdb --args test
- break main
- run

VSCode

- 安装

直接在Ubuntu软件中心下载即可，因为vscode在Ubuntu中是首推软件

- 工程(文件夹)

打开工程(文件夹)

控制台进入工程目录，然后输入 code . 把当前目录作为工程打开

关闭工程(文件夹)

File->Close Folder

- 界面布局

菜单栏
- File->Preferences 一些偏好设置
- View->Show Minimap 右侧打开预览缩略图
- View->Editor Layout 分屏操作
- Go->Go to File... 打开搜索文件面板
- Go->Go to Symbol in Workspace... 打开在工程搜索符号面板
- Terminal->New Terminal 打开一个命令终端
- Terminal->Split Terminal 把打开的命令终端，再分一个屏出来
  - 点击垃圾箱按钮就可以把其中一个终端关闭
- Help->Welcome 打开Welcome界面，在Welcom面板，你可以找到最近打开的工程
侧边栏

Explorer
- OPENEDITORS 展示当前打开了哪些文件
- XXX 打开的文件夹名字，以大写字母形式展示
- OUTLINE 展示当前打开文件的大纲，比如有哪些类，每个类有哪些成员
- TIMELINE 当你的仓库是用git来管理的时候，可以展示一些修改的记录
Search
- 在整个文件夹中整体查找
Source Control
- 用git进行代码管理
- 可以查看更改，丢弃更改
Run and Debug
Extensions
- 可以搜索插件
- INSTALLED 已经安装了哪些插件
- POPULAR 有哪些流行的插件
- RECOMMENDED 有哪些推荐的插件给你

编辑区

编辑代码

状态栏

光标当前所在行和列
空格是多少个字符
UTF8编码
LF 行尾只有换行符，这是在Linux环境下
C++ 表示你当前的编辑语言是C++
Linux 表示我们当前的系统是Linux

- 安装插件

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

- 快捷键

常用快捷键

ctrl+shift+p 打开命名面板
ctrl+p 打开搜索文件面板
- 直接输入文件名，跳转到文件
- ? 列出当前可执行的动作
- ! 显示Errors或Warnings，也可以ctrl+shift+m
- : 跳转到行数，也可以ctrl+g直接进入
- @ 跳转到symbol(搜索变量或者函数)，也可以ctrl+shift+o直接进入
- @: 根据分类跳转到symbol，查找变量或者函数，也可以ctrl+shift+o后输入:进入
- # 根据名字查找symbol，也可以ctrl+t
ctrl+t 打开在工程搜索符号面板
ctrl+反点 打开终端
ctrl+b 关闭/打开侧边栏
ctrl+w 关闭当前文件
alt+上下箭头 当前行上下移动
F2 变量统一重命名，类似于重构变量命名
F12 转到定义处

快捷键：编辑器与窗口管理

打开一个新窗口：ctrl+shift+n
关闭窗口：ctrl+shift+w
新建文件：ctrl+n
切换出一个新的编辑器(最多3个)：ctrl+\ (也可以按住ctrl，然后点击Explorer里的文件名)
左中右3个编辑器的快捷键：ctrl+1 ctrl+2 ctrl+3

快捷键：代码编辑相关

代码格式化：shift+alt+f，或crtl+shift+p后输入format xxx
向上向下复制一行：shift+alt+up或shift+alt+down
列选择：shift+alt+鼠标选择

快捷键：光标相关

定义处缩略图：只看一眼而不跳转过去alt+f12
同时选中所有匹配：ctrl+shift+l

快捷键：重构代码

找到所有的引用：shift+f12
跳转到下一个Error或Warning：当有多个错误时可按f8逐个跳转

快捷键：查找替换

查找：ctrl+f
查找替换：ctrl+h
整个文件夹中查找：ctrl+shift+h

快捷键：显示相关

全屏：f11
ZoomIn/ZommOut：ctrl +/-

- 调试

launch.json

创建launch.json

点击Run and Debug图标，快捷键是ctrl+shift+d
点击creae a launch.json 超链接
点击C++(GDB/LLDB)
launch.json生成在.vscode目录下

修改launch.json文件

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

tasks.json

创建tasks.json

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

修改tasks.json

删除自动生成的的tasks.json文件

输入如下内容：

{"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

安装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 检查是否配置完成

CMake

- 语法特性介绍

基本语法格式：指令(参数1 参数2…)
- 参数使用圆括弧括起
- 参数之间使用空格或分号分开

指令是大小写无关的，参数和变量是大小写相关的

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

**变量使用${}方式取值，但是在IF控制语句是直接使用变量名

- 重要指令和常用变量

重要指令(大小写无关)

cmake_minimum_required-指定CMake的最小版本要求
- 语法：cmake_minimum_required(VERSION versionNumber [FATAL_ERROR])
```
# CMake最小版本要求为3.0
cmake_minimum_required(VERSION 3.0)
```
project-定义工程名称，并可指定工程支持的语言
- 语法：project(projectname [CXX] [C] [Java])
```
# 指定工程为`HELLOWORLD`
project(HELLOWORLD)
```
set-显式的定义变量
- 语法：set(VAR [VALUE] [CACHE TYPE DOCSTRING [FORCE]])
```
# 定义SRC变量，其值为main.cpp hello.cpp
set(SRC main.cpp hello.cpp)
```
include_directories-向工程添加多个特定的头文件搜索路径
- 相当于指定g++编译器的-I参数
- 语法：include_directories[[AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 dir2...]
```
# 将/usr/include/myincludefolder 和 ./include 添加到头文件搜索路径
include_directories(/usr/include/myincludefolder ./include)
```
link_directories-向工程添加多个特定的库文件搜索路径
- 相当于指定g++编译器的-L参数
- 语法：link_directories(dir1 dir2...)
```
# 将/usr/lib/mylibfolder 和 ./lib 添加到库文件搜索路径
link_directories(/usr/lib/mylibfolder ./lib)
```
add_library-生成库文件
- 语法：add_library(libname [SHARED|STATIC|MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] source1 source2 ... sourceN)
```
# 通过变量 SRC 生成 libhello.so 共享库
add_library(hello SHARED ${SRC})
```
add_compile_options-添加编译参数
- 语法：add_compile_options(…)
```
# 添加编译参数
add_compile_options(-Wall -std=c++11 -O2)
```
add_executable-生成可执行文件
- 语法：add_executable(exename source1 source2...sourceN)
```
# 编译main.cpp生成可执行文件
add_executable(main main.cpp)
```
target_link_libraries-为target添加需要链接的共享库
- 等同于g++编译器的-l参数
- 语法：target_link_libraries(target library1<debug|optimized> library2...)
```
# 将hello动态库链接到可执行文件main
target_link_library(main hello)
```
add_subdirectory-向当前工程添加存放源文件的子目录，并可以指定中间二进制和目标二进制存放的位置
- 语法：add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])
```
# 添加src子目录，src中需有一个CMakeLists.txt
add_subdirctory(src)
```

aux_source_directory-发现一个目录下所有的源代码文件并将列表存储在一个变量中，这个指令临时被用来自动构建源文件列表

语法：aux_source_directory(dir VARIABLE)

# 定义SRC变量，其值为当前目录下所有的源代码文件
aux_source_directory(. SRC)
# 编译SRC变量所代表的源代码文件，生成main可执行文件
add_executable(main ${SRC})

常用变量

CMAKE_C_FLAGS gcc编译选项

CMAKE_CXX_FLAGS g++编译选项

# 在CMAKE_CXX_FLAGS编译选项后追加-std=c++11
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11")

CMAKE_BUILD_TYPE 编译类型(Debug,Release)

# 设定编译类型为Debug，调试时需要选择Debug
set(CMAKE_BUILD_TYPE Debug)
# 设定编译类型为Release，发布时需要选择Release
set(CMAKE_BUILD_TYPE Release)

二进制目录
- CMAKE_BINARY_DIR
- PROJECT_BINARY_DIR
- <projectname>_BINARY_DIR
  - 这三个变量指代的内容是一致的
  - 如果是in source build，指的就是工程顶层目录
  - 如果是out of source编译，指的是工程编译发生的目录
  - PROJECT_BINARY_DIR 跟其它两个稍有区别，不过现在，你可以理解为他们是一致的
源代码目录
- CMAKE_SOURCE_DIR
- PROJECT_SOURCE_DIR
- <projectname>_SOURCE_DIR
  - 这三个变量指代的内容是一致的，不论采用何种编译方式都是工程顶层目录
  - 也就是在in source build时，它跟CMAKE_BINARY_DIR等变量一致
  - PROJECT_SOURCE_DIR 跟其它两个稍有区别，不过现在，你可以理解为他们是一致的
CMAKE_C_COMPILER：指定C编译器
CMAKE_CXX_COMPILER：指定C++编译器
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH：可执行文件输出的存放路径
LIBRARY_OUTPUT_PATH：库文件输出的存放路径

- CMake编译工程

CMake目录结构：项目主目录存放一个CMakeLists.txt文件

两种方式设置编译规则：

包含源文件的子文件夹包含CMakeLists.txt文件，主目录的CMakeLists.txt通过add_subdirectory添加子目录即可
包含源文件的子文件夹未包含CMakeLists.txt文件，子目录编译规则体现在主目录的CMakeLists.txt中

编译流程

在Linux平台下使用CMake构建C/C++工程的流程如下：

手动编写CMakeLists.txt
执行命令cmake PATH生成Makefile（PATH是顶层CMakeLists.txt所在的目录）
执行命令make进行编译

两种构建方式

内部构建(in-source build)：不推荐使用

内部构建会在同级目录下产生一大堆中间文件，这些中间文件并不是我们最终所需要的，和工程源文件放一起会显得杂乱无章
```
## 内部构建# 在当前目录下，编译本目录的CMakeLists.txt，生成Makefile和其他文件
cmake .
# 执行make命令，生成target
make
```

外部构建(in-source build)：推荐使用

将编译输出文件与源文件放到不同的目录中

## 外部构建# 1. 在当前目录下，创建build文件夹
mkdir build
# 2. 进入build文件夹
cd build
# 3. 编译上级目录的CMakeLists.txt，生成Makefile和其它文件
cmake ..
# 4. 执行make命令

- CMake示例

示例一

## 目录结构：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)# 执行
cd build
cmake ..
make
./main_cmake