2022-06-03

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Linux服务器项目-1

牛客网Linux高性能服务器项目学习总结：

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0.1 前言

对于想在C++领域求职的人来说，Linux服务器部分基本是必须要掌握的内容，这部分涉及到的内容比较广，包括网络编程，计算机网络，Linux内核等方面的内容。我们可能都学过这些课程，但是想要将学过的知识融会贯通，形成一套体系，并且能够做项目还是有一定难度的，这也是本课程的意义所在。

1.1 开发环境

首先需要配置本次课程涉及到的开发环境，包括linux环境，VScode，Xshell，Xftp等。其中linux环境安装在虚拟机中，在虚拟机中的linux系统上安装ssh server后，就可以通过电脑主机通过Xshell连接电脑主机进行命令行操作了。

此外，也可以通过VScode配合插件查看linux中的程序，并通过命令行进行调试了。

1.2 GCC

GCC(GNU Compile Collection)是一个编译器套件，可以编译C，C++，Java等语言，也包括了这些语言的库。

GCC可以通过命令行控制编译器遵循那个标准翻译源代码，比如-std=c99就是C99标准。

安装：sudo apt-get install gcc g++

gcc对应C语言，g++对应C++语言

查看版本：gcc/g++ -v/--version

编译指令：生成app.o文件gcc test.c -o app，在执行./app即可得到程序结果。或者直接gcc test.c,生成一个a.out文件

GCC工作流程：源代码首先经过预处理，将.h，.c，.cpp文件放入放入主文件中，删除注释，宏替换等生成预处理后源代码.i文件，在经过编译器生成汇编代码.s文件，最后经过汇编器生成目标代码.o文件，结合启动代码，库代码和其他目标代码经过链接器工具进行链接，生成可执行文件，(windows中是.exe，linux中是.out)。

gcc编译选项	说明
-E	预处理指定的源文件，不进行编译
-S	编译指定的源文件，但是不进行汇编
-c(s)	编译、汇编指定的源文件，但是不进行链接
-o [file1] [file2] /[file2] o [file1]	将文件file2 编译成可执行文件 file1
-I directory(大写i)	指定include 包含文件的搜索目录
-g	在编译的时候，生成调试信息，该程序可以被调试器调试
-D	在程序编译的时候，指定一个宏，后面跟着的就是宏名字的参数，方便我们进行程序调试
-w	不生成任何警告信息
-Wall	生成所有警告信息
-On	n的取值范围： 0~3 。编译器的优化选项的 4 个级别， O0 表示没有优化， O1 为缺省值， O3 优化级别最高
-l(小写L)	在程序编译的时候，指定使用的库
-L	指定编译的时候，搜索的库的路径。
-fPIC fpic	生成与位置无关的代码
-shared	生成共享目标文件，通常用在建立共享库时
-std	指定C 方言，如 std=c99 gcc 默认的方言是 GNU C

几个误区：

误区一： gcc 只能编译 c 代码， g++ 只能编译 c++

后缀为 .c 的， gcc 把它当作是 C 程序，而 g++ 当作是 c++ 程序

后缀为 .cpp 的，两者都会认为是 C++ 程序， C++ 的语法规则更加严谨一些

编译阶段， g++ 会调用 gcc ，对于 C++ 代码，两者是等价的，但是因为 gcc命令不能自动和 C++ 程序使用的库联接，所以通常用 g++ 来完成链接，为了统一起见，干脆编译链接统统用 g++ 了，这就给人一种错觉，好像 cpp 程序只能用 g++ 似的
误区二： gcc 不会定义 __cplusplus 宏，而 g++ 会

实际上，这个宏只是标志着编译器将会把代码按 C 还是 C++ 语法来解释

如上所述，如果后缀为 .c ，并且采用 gcc 编译器，则该宏就是未定义的，否则，就是已定义
误区三：编译只能用 gcc ，链接只能用 g++

严格来说，这句话不算错误，但是它混淆了概念，应该这样说：编译可以用gcc/g++ g++，而链接可以用 g++ 或者 gcc lstdc++ 。

gcc 命令不能自动和 C++ 程序使用的库联接，所以通常使用 g++ 来完成联接。

但在编译阶段， g++ 会自动调用 gcc ，二者等价

1.3 静态库和动态库

概述：

库是计算机上的一类文件，可以将其看作一种仓库代码。提供一些可以直接用的变量，函数或类。
库是也是一种程序，但是其不能单独运行。
库文件包括动态库和静态库(共享库)两种。但是静态库在程序链接阶段被复制到了程序中；动态库链接时没有复制到程序中，而是在程序运行时由系统动态加载到内存中供程序调用。
库的好处：1. 代码保密 2.方便部署和分发

静态库的命名规则：

Linux: libxxx.a；其中lib为固定的前缀，xxx为自己起的库的名字，.a为自己定的后缀。
Windows：libxxx.lib

静态库的制作：

使用gcc - c生成.o文件

将.o文件打包，==使用ar工具(archive)==：

1 2	#r - 将文件插入备存文件中 c - 建立备存文件 s - 索引 ar rcs libxxx.a xxx.o xxx.o

静态库的使用：

拷贝文件：cp -r calc/ library/ ../lesson05
删除所有的.o文件：rm *.o
一般代码项目的目录结构为，include包含项目用到的所有头文件；lib包含项目用到的库函数；src为项目用到的源文件。

使用时要将库函数和其用到的头文件分发给用户，否则是无法使用的。

具体方法：

1 2	#-I是头文件位置,-l是库的名称,-L是库的路径 gcc main.c -o app -I ./include/ -l calc -L ./lib/

动态库的命名规则：

Linux: libxxx.so；其中lib为固定的前缀，xxx为自己起的库的名字，.so为固定的后缀。在linux下是可执行文件
Windows：libxxx.dll

动态库的制作：

gcc得到.o文件，得到和位置无关的代码
1
gcc -c -fpic/-fPIC a.c b.c
gcc得到动态库
1
gcc -shared a.o b.o -o libcalc.so

然后执行：

1 2	#-I是头文件位置,-l是库的名称,-L是库的路径 gcc main.c -o app -I ./include/ -l calc -L ./lib/

但是会报错：error while loading shared libraries:

这是由于静态库和动态库的工作原理不同。

静态库： GCC 进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中

动态库： GCC 进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行程序中

程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过 ldd list dynamic
dependencies ）命令检查动态库依赖关系

当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道绝对路径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。径。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径。对于 elf 格式的可执行程序，是由 ld linux.so 来完成的。即/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f0b16c16000)

它先后搜索 elf 文件的 DT_RPATH 段 —> 环境变量
LD_LIBRARY_PATH —> /etc/ld.so.cache 文件列表 —> / lib/，/usr/lib目录找到库文件后将其载入内存。

配置到环境变量中的具体方法：

#配置临时环境变量，这种方法只有本次shell中可用
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/ygtrece/linux/lesson06/library/lib
#用户级永久修改，可以更改.bashrc文件加入,更改完之后通过 source .bashrc更新
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/ygtrece/linux/lesson06/library/lib
#系统级永久配置
sudo vim /etc/profile
#查看环境变量
echo $LD_LIBRARY_PATH

静态库和动态库的对比

程序编译成可执行文件的过程

库比较小使用静态库，库比较大使用动态库。

静态库的优缺点：

优点：

静态库被打包到应用程序中加载速度快
发布程序无需提供静态库，移植方便

缺点：

消耗系统资源，浪费内存
更新、部署、发布麻烦

动态库的优缺点：

优点：

可以实现进程间资源共享（共享库）
更新、部署、发布简单
可以控制何时加载动态库

缺点：

加载速度比静态库慢
发布程序时需要提供依赖的动态库

动态库和静态库的对比：

静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库，因此体积较大。

动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在，因此代码体积较小