Linux系统下的C语言编程讲座

实验报告4课程名称：Linux基础实验名称：Linux C语言编程和调试学生姓名：班级：学号：指导老师：钱振江成绩：一、实验目的1．掌握Linux环境下C程序的编辑、编译、运行等操作；2．掌握多文件的编译及连接；3．初步掌握gdb调试方法；二、实验任务与要求1．在Linux环境下C程序的编辑、编译与运行；2．多文件的编译及连接；3．应用gdb调试程序；4．随机数的应用；三、实验工具与准备计算机PC机，Linux Ubuntu操作系统四、实验步骤与操作指导1.调试下列程序。

程序通过创建一个小型函数库，它包含两个函数，然后在一个示例程序中调用其中一个函数。

这两个函数分别是pro1和pro2。

按下面步骤生成函数库及测试函数库。

步骤1 为两个函数分别创建各自的源文件（将它们分别命名为pro1.c和pro2.c）。

[root@localhost root]# vi pro1.c#include <sdtio.h>void pro1(int arg){printf(“hello：%d\n”,arg) ;}[root@localhost root]# vi pro2.c#include <sdtio.h>void pro2(char *arg){printf(“您好：%s\n”,arg) ;}步骤2 分别编译这两个文件，生成要包含在库文件中的目标文件。

这通过调用带有-c 选项的gcc编译器来实现，-c选项的作用是阻止编译器创建一个完整的程序，gcc将把源程序编译成目标程序，文件名为以.o结尾。

如果此时试图创建一个完整的程序将不会成功，因为还未定义main函数。

[root@localhost root]# gcc -c pro1.c pro2.c[root@localhost root]# ls *.opro1.o pro2.o步骤3 现在编写一个调用pro2函数的程序。

首先，为库文件创建一个头文件lib.h。

一、开发平台搭建1.引言Linux操作系统在服务器领域的应用和普及已经有较长的历史，这源于它的开源特点以及其超越Windows的安全性和稳定性。

而近年来，Linux操作系统在嵌入式系统领域的延伸也可谓是如日中天，许多版本的嵌入式Linux系统被开发出来，如ucLinux、RTLinux、ARM-Linux等等。

在嵌入式操作系统方面，Linux的地位是不容怀疑的，它开源、它包含TCP/IP协议栈、它易集成GUI。

鉴于Linux操作系统在服务器和嵌入式系统领域愈来愈广泛的应用，社会上越来越需要基于Linux操作系统进行编程的开发人员。

浏览许多论坛，经常碰到这样的提问：“现在是不是很流行unix/linux下的c编程？所以想学习一下！但是不知道该从何学起，如何下手！有什么好的建议吗？各位高手！哪些书籍比较合适初学者？在深入浅出的过程中应该看哪些不同层次的书？比如好的网站、论坛请大家赐教！不慎感激！”鉴于读者的需求，在本文中，笔者将对Linux平台下C编程的几个方面进行实例讲解，并力求回答读者们关心的问题，以与读者朋友们进行交流，共同提高。

在本文的连载过程中，有任何问题或建议，您可以给笔者发送email：21cnbao@，您也可以进入笔者的博客参与讨论：/21cnbao。

笔者建议在PC内存足够大的情况下，不要直接安装Linux操作系统，最好把它安装在运行VMWare 虚拟机软件的Windows平台上，如下图：在Linux平台下，可用任意一个文本编辑工具编辑源代码，但笔者建议使用emacs软件，它具备语法高亮、版本控制等附带功能，如下图：2.GCC编译器GCC是Linux平台下最重要的开发工具，它是GNU的C和C++编译器，其基本用法为：gcc [options] [filenames]options为编译选项，GCC总共提供的编译选项超过100个，但只有少数几个会被频繁使用，我们仅对几个常用选项进行介绍。

1)Linux程序设计入门--基础知识Linux下C语言编程基础知识前言: 这篇文章介绍在LINUX下进行C语言编程所需要的基础知识.在这篇文章当中,我们将会学到以下内容: 源程序编译 Makefile的编写程序库的链接程序的调试头文件和系统求助--------------------------------------------------------------------------------1.源程序的编译在Linux下面,如果要编译一个C语言源程序,我们要使用GNU的gcc编译器. 下面我们以一个实例来说明如何使用gcc编译器. 假设我们有下面一个非常简单的源程序(hello.c): int main(int argc,char **argv) { printf("Hello Linux\n"); } 要编译这个程序,我们只要在命令行下执行: gcc -o hello hello.c gcc 编译器就会为我们生成一个hello的可执行文件.执行./hello就可以看到程序的输出结果了.命令行中 gcc表示我们是用gcc来编译我们的源程序,-o 选项表示我们要求编译器给我们输出的可执行文件名为hello 而hello.c是我们的源程序文件. gcc编译器有许多选项,一般来说我们只要知道其中的几个就够了. -o选项我们已经知道了,表示我们要求输出的可执行文件名. -c选项表示我们只要求编译器输出目标代码,而不必要输出可执行文件. -g选项表示我们要求编译器在编译的时候提供我们以后对程序进行调试的信息. 知道了这三个选项,我们就可以编译我们自己所写的简单的源程序了,如果你想要知道更多的选项,可以查看gcc的帮助文档,那里有着许多对其它选项的详细说明.2.Makefile的编写假设我们有下面这样的一个程序,源代码如下:main.c#include "mytool1.h"#include "mytool2.h"int main(int argc,char **argv){mytool1_print("hello");mytool2_print("hello");}/* mytool1.h */#ifndef _MYTOOL_1_H#define _MYTOOL_1_Hvoid mytool1_print(char *print_str);#endif/* mytool1.c */#include "mytool1.h"void mytool1_print(char *print_str){printf("This is mytool1 print %s\n",print_str); }/* mytool2.h */#ifndef _MYTOOL_2_H#define _MYTOOL_2_Hvoid mytool2_print(char *print_str);#endif/* mytool2.c */#include "mytool2.h"void mytool2_print(char *print_str){printf("This is mytool2 print %s\n",print_str); }当然由于这个程序是很短的我们可以这样来编译 gcc -c main.c gcc -c mytool1.c gcc -c mytool2.c gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o 这样的话我们也可以产生main 程序,而且也不时很麻烦.但是如果我们考虑一下如果有一天我们修改了其中的一个文件(比如说mytool1.c)那么我们难道还要重新输入上面的命令?也许你会说,这个很容易解决啊,我写一个SHELL脚本,让她帮我去完成不就可以了.是的对于这个程序来说,是可以起到作用的.但是当我们把事情想的更复杂一点,如果我们的程序有几百个源程序的时候,难道也要编译器重新一个一个的去编译? 为此,聪明的程序员们想出了一个很好的工具来做这件事情,这就是make.我们只要执行一下make,就可以把上面的问题解决掉.在我们执行make之前,我们要先编写一个非常重要的文件.--Makefile.对于上面的那个程序来说,可能的一个Makefile的文件是: # 这是上面那个程序的Makefile文件main:main.o mytool1.o mytool2.ogcc -o main main.o mytool1.o mytool2.omain.o:main.c mytool1.h mytool2.hgcc -c main.cmytool1.o:mytool1.c mytool1.hgcc -c mytool1.cmytool2.o:mytool2.c mytool2.hgcc -c mytool2.c有了这个Makefile文件,不过我们什么时候修改了源程序当中的什么文件,我们只要执行 make命令,我们的编译器都只会去编译和我们修改的文件有关的文件,其它的文件她连理都不想去理的.下面我们学习Makefile是如何编写的. 在Makefile中#开始的行都是注释行.Makefile中最重要的是描述文件的依赖关系的说明.一般的格式是:target: componentsTAB rule第一行表示的是依赖关系.第二行是规则. 比如说我们上面的那个Makefile文件的第二行 main:main.o mytool1.o mytool2.o 表示我们的目标(target)main的依赖对象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o 当倚赖的对象在目标修改后修改的话,就要去执行规则一行所指定的命令.就象我们的上面那个Makefile第三行所说的一样要执行gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o 注意规则一行中的TAB表示那里是一个TAB键Makefile有三个非常有用的变量.分别是$@,$^,$<代表的意义分别是: $@--目标文件,$^--所有的依赖文件,$<--第一个依赖文件. 如果我们使用上面三个变量,那么我们可以简化我们的Makefile文件为: # 这是简化后的Makefilemain:main.o mytool1.o mytool2.ogcc -o $@ $^main.o:main.c mytool1.h mytool2.hgcc -c $<mytool1.o:mytool1.c mytool1.hgcc -c $<mytool2.o:mytool2.c mytool2.hgcc -c $<经过简化后我们的Makefile是简单了一点,不过人们有时候还想简单一点.这里我们学习一个Makefile的缺省规则 ..c.o: gcc -c $< 这个规则表示所有的 .o文件都是依赖于相应的.c文件的.例如mytool.o依赖于mytool.c 这样Makefile还可以变为: # 这是再一次简化后的Makefilemain:main.o mytool1.o mytool2.ogcc -o $@ $^..c.o:gcc -c $<好了,我们的Makefile 也差不多了,如果想知道更多的关于Makefile规则可以查看相应的文档.3.程序库的链接试着编译下面这个程序/* temp.c */#include <math.h>int main(int argc,char **argv){double value;printf("Value:%f\n",value);}这个程序相当简单,但是当我们用 gcc -o temp temp.c 编译时会出现下面所示的错误. /tmp/cc33Kydu.o: In function `main': /tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log' collect2: ld returned 1 exit status 出现这个错误是因为编译器找不到log的具体实现.虽然我们包括了正确的头文件,但是我们在编译的时候还是要连接确定的库.在Linux下,为了使用数学函数,我们必须和数学库连接,为此我们要加入 -lm 选项. gcc -o temp temp.c -lm这样才能够正确的编译.也许有人要问,前面我们用printf函数的时候怎么没有连接库呢?是这样的,对于一些常用的函数的实现,gcc编译器会自动去连接一些常用库,这样我们就没有必要自己去指定了. 有时候我们在编译程序的时候还要指定库的路径,这个时候我们要用到编译器的 -L选项指定路径.比如说我们有一个库在/home/hoyt/mylib下,这样我们编译的时候还要加上 -L/h ome/hoyt/mylib.对于一些标准库来说,我们没有必要指出路径.只要它们在其缺省库的路径下就可以了.系统的缺省库的路径/lib /usr/lib /usr/local/lib 在这三个路径下面的库,我们可以不指定路径. 还有一个问题,有时候我们使用了某个函数,但是我们不知道库的名字,这个时候怎么办呢 ?很抱歉,对于这个问题我也不知道答案,我只有一个傻办法.首先,我到标准库路径下面去找看看有没有和我用的函数相关的库,我就这样找到了线程(thread)函数的库文件(libp thread.a). 当然,如果找不到,只有一个笨方法.比如我要找sin这个函数所在的库. 就只好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>;~/sin 命令,然后看~/sin文件,到那里面去找了. 在sin文件当中,我会找到这样的一行libm-2.1.2.so:00009fa0 W sin 这样我就知道了sin在libm-2.1.2.so库里面,我用 -lm选项就可以了(去掉前面的lib和后面的版本标志,就剩下m了所以是 -lm). 如果你知道怎么找,请赶快告诉我,我回非常感激的.谢谢!4.程序的调试我们编写的程序不太可能一次性就会成功的,在我们的程序当中,会出现许许多多我们想不到的错误,这个时候我们就要对我们的程序进行调试了. 最常用的调试软件是gdb.如果你想在图形界面下调试程序,那么你现在可以选择xxgdb.记得要在编译的时候加入 -g 选项.关于gdb的使用可以看gdb的帮助文件.由于我没有用过这个软件,所以我也不能够说出如何使用. 不过我不喜欢用gdb.跟踪一个程序是很烦的事情,我一般用在程序当中输出中间变量的值来调试程序的.当然你可以选择自己的办法,没有必要去学别人的.现在有了许多IDE环境,里面已经自己带了调试器了.你可以选择几个试一试找出自己喜欢的一个用.5.头文件和系统求助有时候我们只知道一个函数的大概形式,不记得确切的表达式,或者是不记得这函数在那个头文件进行了说明.这个时候我们可以求助系统. 比如说我们想知道fread这个函数的确切形式,我们只要执行 man fread 系统就会输出这函数的详细解释的.和这个函数所在的头文件<stdio.h>说明了. 如果我们要write这个函数的说明,当我们执行man write时,输出的结果却不是我们所需要的. 因为我们要的是w rite这个函数的说明,可是出来的却是write这个命令的说明.为了得到write的函数说明我们要用 man 2 write. 2表示我们用的write这个函数是系统调用函数,还有一个我们常用的是3表示函数是C的库函数. 记住不管什么时候,man都是我们的最好助手.------------------------------------------------------------------------好了,这一章就讲这么多了,有了这些知识我们就可以进入激动人心的Linux下的C程序探险活动.2)Linux程序设计入门--进程介绍Linux下进程的创建前言: 这篇文章是用来介绍在Linux下和进程相关的各个概念.我们将会学到: 进程的概念进程的身份进程的创建守护进程的创建----------------------------------------------------------------------------1.进程的概念Linux操作系统是面向多用户的.在同一时间可以有许多用户向操作系统发出各种命令.那么操作系统是怎么实现多用户的环境呢? 在现代的操作系统里面,都有程序和进程的概念.那么什么是程序,什么是进程呢? 通俗的讲程序是一个包含可以执行代码的文件,是一个静态的文件.而进程是一个开始执行但是还没有结束的程序的实例.就是可执行文件的具体实现. 一个程序可能有许多进程,而每一个进程又可以有许多子进程.依次循环下去,而产生子孙进程. 当程序被系统调用到内存以后,系统会给程序分配一定的资源(内存,设备等等)然后进行一系列的复杂操作,使程序变成进程以供系统调用.在系统里面只有进程没有程序,为了区分各个不同的进程,系统给每一个进程分配了一个ID(就象我们的身份证)以便识别. 为了充分的利用资源,系统还对进程区分了不同的状态.将进程分为新建,运行,阻塞,就绪和完成五个状态. 新建表示进程正在被创建,运行是进程正在运行,阻塞是进程正在等待某一个事件发生,就绪是表示系统正在等待CPU来执行命令,而完成表示进程已经结束了系统正在回收资源. 关于进程五个状态的详细解说我们可以看《操作系统》上面有详细的解说。

Linux系统下C语言编程及技巧研究Linux是一种自由和开放源代码的类Unix操作系统，广泛用于服务器领域。

同时，Linux系统也是许多开发者和程序员首选的开发环境。

因此，掌握在Linux系统下C语言编程及技巧非常重要。

本文将重点介绍在Linux下进行C语言编程的一些技巧和要点。

1. GNU编译器工具集（GCC）GCC是 GNU编译器工具集的简称，支持多种编程语言，如C、C++、Objective-C、Java等。

在Linux系统下，GCC是编译C程序的主要工具。

开发者可以通过命令行或集成式开发环境（IDE）使用GCC。

2. 环境变量环境变量是Linux系统的重要概念，能够帮助开发者方便地访问系统资源和软件库。

开发者可以通过设置环境变量，指定GCC的默认搜索路径和库路径。

例如，下列命令可将环境变量C_INCLUDE_PATH设置为当前目录：export C_INCLUDE_PATH=.3. 头文件头文件在C语言程序的编写过程中是非常重要的。

Linux系统提供了许多C语言头文件，例如stdio.h、stdlib.h等。

开发者也可以根据需求编写自己的头文件。

在编写程序时，一定要正确地包含头文件。

否则编译器将无法识别预定义的类型和函数。

例如，下列程序演示了如何使用stdio.h头文件中的printf函数：4. 动态链接库动态链接库（Dynamic Linking Libraries，DLL）提供了跨多个程序共享函数和代码的能力。

在Linux系统下，动态链接库通常以.so文件形式出现。

开发者可以通过指定链接器选项使用动态链接库。

例如，下列命令将可执行文件myprog连接到数学库libm.so：gcc -o myprog myprog.c -lm5. 调试器调试器是程序员的重要工具。

调试器能够帮助开发者在程序崩溃或产生错误时追踪问题。

在Linux系统下，调试器gdb（GNU调试器）是普遍使用的工具。

例如，下列命令启动了gdb并加载了可执行文件：gdb ./myprog在gdb命令行下，可以执行多种命令来分析程序的行为，如查看变量的值、单步执行代码、设置断点等。

Linux下c语⾔多线程编程引⾔ 线程（thread）技术早在60年代就被提出，但真正应⽤多线程到中去，是在80年代中期，solaris是这⽅⾯的佼佼者。

传统的Unix也⽀持线程的概念，但是在⼀个进程（process）中只允许有⼀个线程，这样多线程就意味着多进程。

现在，多 为什么有了进程的概念后，还要再引⼊线程呢？使⽤多线程到底有哪些好处？什么的系统应该选⽤多线程？我们⾸先必须回答这些问题。

使⽤多线程的理由之⼀是和进程相⽐，它是⼀种⾮常"节俭"的多任务操作⽅式。

我们知道，在Linux系统下，启动⼀个新的进程必须分配给它独⽴的地址空间，建⽴众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是⼀种"昂贵"的多任务⼯作⽅式。

⽽运⾏于⼀个进程中的多个线程，它们彼此之间使⽤相同的地址空间，共享⼤部分数据，启动⼀个线程所花费的空间远远⼩于启动⼀个进程所花费的空间，⽽且，线程间彼此切换所需的时间也远远⼩于进程间切换所需要的时间。

使⽤多线程的理由之⼆是线程间⽅便的机制。

对不同进程来说，它们具有独⽴的数据空间，要进⾏数据的传递只能通过通信的⽅式进⾏，这种⽅式不仅费时，⽽且很不⽅便。

线程则不然，由于同⼀进程下的线程之间共享数据空间，所以⼀个线程的数据可以直接为其它线程所⽤，这不仅快捷，⽽且⽅便。

当然，数据的共享也带来其他⼀些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，有的⼦程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击，这些正是编写多线程程序时最需要注意的地⽅。

除了以上所说的优点外，不和进程⽐较，多线程程序作为⼀种多任务、并发的⼯作⽅式，当然有以下的优点： 1) 提⾼应⽤程序响应。

这对图形界⾯的程序尤其有意义，当⼀个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应、、菜单的操作，⽽使⽤多线程技术，将耗时长的操作（time consuming）置于⼀个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。

计算机系统基础实验报告学院信电学院专业计算机班级1401学号140210110 姓名段登赢实验时间：一、实验名称：Linux下的C语言编程二、实验目的和要求：实验目的：（1）掌握VMware虚拟机的使用及Linux操作系统的安装；（2）熟练Linux操作系统的基本使用；（3）掌握GCC编译环境的使用；实验要求：描述你的分析过程；说明你做实验的过程（重要步骤用屏幕截图表示）；提交源程序和可执行文件。

三、实验环境（软、硬件）：硬件：个人电脑一台软件：在虚拟机Vmware上的UbuntuGCC编辑器：vi编辑器四、实验内容：要求：在GCC编译环境下用C语言编程完成下列题目。

（1）人口普查（2）旧键盘（3）集体照1、常用的Linux命令总结Tab 快捷键，自动补全切换用户：格式su [用户名]；su - root查看目录和文件：格式ls [-a -l ] [目录和文件]，其中-a是显示目录下所有的文件和目录（含隐藏文件）-l是显示目录下的文件和目录的详细信息改变工作目录：格式cd /目录名；cd .. 返回上一目录复制文件：格式cp [ -r ] 源文件或目录目标文件和目录，其中-r是复制目录移动或更名：格式mv 源文件目标文件删除文件或目录：格式rm [ -r ] 文件名或目录名，其中-r是删除目录创建目录：格式mkdir 目录名查看目录大小：格式du 目录名压缩文件：格式gzip [-d] 文件名，其中-d是解压缩打包文件：格式tar 目录或文件解包文件：格式xvf 目录或文件终止程序：Ctrl+c后台运行：Ctrl+zGcc编译：格式gcc [-o -O -c -g -w] 文件名，其中-o是确定输出自定义文件的名字，-O对程序的编译和链接进行优化，-c是不进行链接，生成.o后缀的文件，-g是产生调试工具，-w 不生成警告信息。

2. 在Linux系统中对所给的题目进行编程和分析（1）打开虚拟机运行ubuntu（2）打开虚拟机终端（ctrl+Alt+T）（3）键入命令cd /home/duan/桌面进入到桌面（4）键入命令mkdir shiyan，创建名字为shiyan的文件夹，更改用户权限（5）然后cd /shiyan进入的shiyan文件夹里面（6）键入命令touch renkou.c创建.c文件。

Linux下C语言编程：用指针使一行整数倒序输出一维数组的数组名为一维数组的指针（起始地址）形式转化：设指针变量px指向数组的首元素，则：x[i] 、*(px + i) 、*(x+i) 、px[i]具有完全相同的功能：访问数组第i + 1个数组元素。

int a[] {1,6,9,12,61,12,21};int *p,i,n;p = a;n = sizeof(a) / sizeof(int);printf("%p %p %p\n",a,a+1,a+2);for (i = 0;i < n;i ++)printf("%d %d %d\n",a[i] , *(p+i) , *(a+i) , p[i]);puts("");数组名是常量不能写a++而指针是变量可以进行++操作，p++p[1] 等价于*(p + 1)同时注释多行：、1、首先，将光标放在要注释的行首，然后按ESC进入命令行模式;2、按Ctrl + V进入VISUAL BLOCK ；3、按PgUp/PgDn选择要注释的行；4、按大写的i进入插入模式；5、输入//,按ESC保存即可同时删除多行注释1、首先，将光标放在注释的行首，然后按ESC进入命令模式；2、按Ctrl + V进入VISUAL BLOCK；3、按PgUp选择要删除的注释行；4、按X即可删除第一列/；5、重复上述步骤，即删两次可完成同时对多行注释的删除。

同时复制粘贴多行语句1、将光标放在要复制的一段语句句首，算出要复制的这一段共有多少行(n)，按ESC进入命令行模式；2、输入命令nyy;3、将光标移动到要粘贴的位置，输入p,即可完成同时对多行语句的粘贴复制。

同时删除多行语句1、按ESC进入命令行模式，将光标放在要删除的语句句首，算出一共要删多少行(n)；2、输入命令ndd;如果不小心删了某些语句，可用u撤销上一步操作。