learn-linux-arm-day1

gcc预处理c文件

shell

sudo gcc -E ./hello_arm.c -o hello_arm.i -v

/usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/cc1 
-E -quiet -v -imultiarch x86_64-linux-gnu ./hello_arm.c -o hello_arm.i 
-mtune=generic -march=x86-64 -fasynchronous-unwind-tables -dumpbase hello_arm.c -dumpba*

gcc 编译c文件

shell

sudo gcc -S hello_arm.i -o hello_arm.s -v

/usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/cc1 -fpreprocessed hello_arm.i -quiet -dumpbase hello_arm.i -dumpbase-ext .i -mtune=generic -march=x86-64 -version -o hello_arm.s -fasynchronous-unwind-tables

注意：这里是大写S 如果输入小写s就相当于编译了一个可执行文件了编译后的汇编文件输出

gcc编译汇编

shell

gcc -c hello_arm.s -o hello_arm.o -v 

as -v --64 -o hello_arm.o hello_arm.s

gcc链接可重定位文件

shell

gcc hello_arm.o -o hello_arm -v

 /usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/collect2 -plugin /usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccu8Dzjz.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -pie -o hello_arm /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/Scrt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/crtbeginS.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../.. hello_arm.o -lgcc --push-state --as-needed -lgcc_s --pop-state -lc -lgcc --push-state --as-needed -lgcc_s --pop-state /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/crtendS.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

collect2 封装了ld链接器（ld就是gcc的标准链接器） -dynamic-linker 表明动态编译（默认）

如果启用动态(使用 -static参数)

shell

gcc hello_arm.o -o hello_arm -v -static

 /usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/collect2 -plugin /usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/libexec/gcc/x86_64-linux-gnu/14/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccyTPuMR.res -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lc --build-id -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -static -o hello_arm /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../.. hello_arm.o --start-group -lgcc -lgcc_eh -lc --end-group /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/14/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

静态编译与动态编译比较

静态静态态

可见静态编译耗时更久，且生成文件体积更大

Makefile

如何学习Makefile

Makefile的本质：无论多么复杂的的语法，都是为了更好的解决项目文件之间的依赖关系。

三要素

目标、依赖、命令目标:依赖的文件或其它目标 <tab>命令1 <tab>命令2 <tab>命令...

shell

vim Makefile

targeta:targetb targetc
        echo "targeta"
targetb:
        echo "targetb"
targetc:
        echo "targetc"
保存退出执行：
make
输出：
echo "targetb"
targetb
echo "targetc"
targetc
echo "targeta"
targeta

通过.PHONY: 可以指定伪目标，不需要目标文件存在，而直接执行目标对应的命令

变量

系统变量

$(CC) $(AS) $(MAKE)

自定义变量

= ，延时赋值直到引用这个变量时才会赋值 := ，立即赋值普通含义的赋值 ?= , 空赋值变量为空赋值才有效 +=，追加赋值在原值后加入新的值

自动化变量

$< , 第一个依赖文件 $^ , 全部的依赖文件 $@ , 目标

模式匹配

%: 匹配任意多个非空字符 shell: * 通配符

.o后缀的目标文件依赖同名的.c文件使用CC变量，即gcc，编译，$<第一个依赖 $@目标

shell

%.o:%.c
        $(CC) -c $< -o $@

默认规则

.o文件默认使用.c文件编译

条件分支

shell

ARCH ?= x86

ifeq ($(ARCH),x86)
        CC=gcc

else
        CC=aarch64-linux-gnu-gcc-12
endif

Linux文件虚拟文件系统

一切皆文件

屏蔽硬件区别，所有硬件设备抽象成文件，提供统一接口抽象层，对文件的访问实际是对抽象层的访问

抽象对象：封装了底层的读写细节，使用多态来实现具体的文件系统接口

普通文件系统

ext4
fat32
ubifs

特殊文件系统

进程文件系统:procfs,挂载在/proc,存放进程相关信息,任务管理器
设备文件系统:devfs/,挂载在/dev.存放硬件操作接口

文件描述符和打开模式

系统io编程

open
write
read
lseek
close

VFS->file_operation

int fd;
fd = open(filename, flags, mode);
lseek(fd,offset,whence);
write(fd,buf,write_len);
read(fd,buf,read_len);
close(fd);

文件描述符

实际就是进程中file_struct结构体成员fd_array的数组下标

Linux系统文件操作（系统调用）

open_close

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);  // 当文件操存在时
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);  // 当文件不存在时,指定文件权限

返回值:

成功：文件描述符
失败：-1

文件打开模式

主模式:

O_RDONLY:只读模式
O_WRONLY:只写模式
O_RDWR:读写模式副模式:
O_CREATE:当文件不存在,需要创建文件
O_APPEND:追加模式
O_DIRECT:直接IO模式
O_SYNC:同步模式
O_NoBLOCK:非阻塞模式

#include <unistd.h>
int close(int fd);

成功：0
失败：-1

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int fd;
    fd = open("./b.txt", O_RDONLY|O_CREAT, 0666);
    if (fd < 0) {
        printf("open error!!\r\n");
    }
    printf("fd:%d\r\n",fd);
    close(fd);
    return 0;
}

read_write函数的使用

read函数

#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

read函数用于从文件中读取若干个字节的数据，保存到数据缓冲区buf中，并返回实际读取的字节数，具体函数参数如下：

fd：文件对应的文件描述符，可以通过fopen函数获得。另外，当一个程序运行时，Linux默认有0、1、2这三个已经打开的文件描述符，分别对应了标准输入、标准输出、标准错误输出，即可以直接访问这三种文件描述符；
buf：指向数据缓冲区的指针；
count：读取多少个字节的数据。返回值：
count：成功读取全部
0-count:
- 剩余文件长度小于count
- 读取期间被异步信号打断
-1: 失败

write函数

#include <unistd.h>
size_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

write函数用于往文件写入内容，并返回实际写入的字节长度，具体函数参数如下：

fd：文件对应的文件描述符，可以通过fopen函数获得。
buf：指向数据缓冲区的指针；
count：往文件中写入多少个字节。返回值：
count：成功写入全部
0-count:
- 写入期间被异步信号打断
-1: 失败

lseek_sync

lseek函数可以用与设置文件指针的位置，并返回文件指针相对于文件头的位置。其函数原型如下：

# include<unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

它的用法与flseek一样，其中的offset参数用于指定位置，whence参数则定义了offset的意义，whence的可取值如下：

SEEK_SET：offset是以文件开头为参考点。
SEEK_END：offset是以文件尾为参考点的相对位置。
SEEK_CUR：offset是以当前位置为参考点的相对位置。返回：
成功：文件偏移值
失败：-1 sync：强制把修改后的页缓存区数据写入磁盘

#include <unistd.h>
void sync(void);

返回:无

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int fd = open("file", O_RDWR|O_CREAT, 0666);
    write(fd, "123", 3);
    lseek(fd, 100, SEEK_CUR);
    write(fd, "abc", 3);
    sync();
    close(fd);
    return 0;
}

IO文件标准库

标准库实际是对系统调用再次进行了封装。使用C标准库编写的代码，能方便地在不同的系统上移植。

例如Windows系统打开文件操作的系统API为OpenFile，Linux则为open，C标准库都把它们封装为fopen，Windows下的C库会通过fopen调用OpenFile函数实现操作，而Linux下则通过glibc调用open打开文件。用户代码如果使用fopen，那么只要根据不同的系统重新编译程序即可，而不需要修改对应的代码。

8.5.1.1. fopen函数

fopen库函数用于打开或创建文件，返回相应的文件流。它的函数原型如下：

#include <stdio.h>
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode)

pathname参数用于指定要打开或创建的文件名。
mode参数用于指定文件的打开方式，注意该参数是一个字符串，输入时需要带双引号：
“r”：以只读方式打开，文件指针位于文件的开头。
“r+”：以读和写的方式打开，文件指针位于文件的开头。
“w”：以写的方式打开，不管原文件是否有内容都把原内容清空掉，文件指针位于文件的开头。
“w+”：同上，不过当文件不存在时，前面的“w”模式会返回错误，而此处的“w+”则会创建新文件。
“a”：以追加内容的方式打开，若文件不存在会创建新文件，文件指针位于文件的末尾。与“w+”的区别是它不会清空原文件的内容而是追加。
“a+”：以读和追加的方式打开，其它同上。
fopen的返回值是FILE类型的文件文件流，当它的值不为NULL时表示正常，后续的fread、fwrite等函数可通过文件流访问对应的文件。

8.5.1.2. fread函数

fread库函数用于从文件流中读取数据。它的函数原型如下：

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

stream是使用fopen打开的文件流，fread通过它指定要访问的文件，它从该文件中读取nmemb项数据，每项的大小为size，读取到的数据会被存储在ptr指向的数组中。fread的返回值为成功读取的项数（项的单位为size）。

8.5.1.3. fwrite函数

fwrite库函数用于把数据写入到文件流。它的函数原型如下：

#include <stdio.h>
size_t fwrite(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream
);

它的操作与fread相反，把ptr数组中的内容写入到stream文件流，写入的项数为nmemb，每项大小为size，返回值为成功写入的项数（项的单位为size）。

8.5.1.4. fclose函数

fclose库函数用于关闭指定的文件流，关闭时它会把尚未写到文件的内容都写出。因为标准库会对数据进行缓冲，所以需要使用fclose来确保数据被写出。它的函数原型如下：

#include <unistd.h>
int close(int fd);

8.5.1.5. fflush函数

fflush函数用于把尚未写到文件的内容立即写出。常用于确保前面操作的数据被写入到磁盘上。fclose函数本身也包含了fflush的操作。fflush的函数原型如下：

#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream);

8.5.1.6. fseek函数

fseek函数用于设置下一次读写函数操作的位置。它的函数原型如下：

#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

其中的offset参数用于指定位置，whence参数则定义了offset的意义，whence的可取值如下：

SEEK_SET：offset是一个绝对位置。
SEEK_END：offset是以文件尾为参考点的相对位置。
SEEK_CUR：offset是以当前位置为参考点的相对位置。

表 fopen的mode与open的flags参数关系

fopen的mode参数	open的flags参数
r	O_RDONLY
w	O_WRONLY \| O_CREAT \| O_TRUNC
a	O_WRONLY \| O_CREAT \| O_APPEND
r+	O_RDWR
w+	O_RDWR \| O_CREAT \| O_TRUNC
a+	O_RDWR \| O_CREAT \| O_APPEND

mode：当open函数的flag值设置为O_CREAT时，必须使用mode参数来设置文件与用户相关的权限。mode可用的权限如下表所示，表中各个参数可使用“| ”来组合。

gcc预处理c文件 ​

gcc 编译c文件 ​

gcc编译汇编 ​

gcc链接可重定位文件 ​

Makefile ​

如何学习Makefile ​

三要素 ​

变量 ​

系统变量 ​

自定义变量 ​

自动化变量 ​

模式匹配 ​

默认规则 ​

条件分支 ​

Linux文件虚拟文件系统 ​

一切皆文件 ​

普通文件系统 ​

特殊文件系统 ​

文件描述符和打开模式 ​

系统io编程 ​

文件描述符 ​

Linux系统文件操作（系统调用） ​

open_close ​

文件打开模式 ​

read_write函数的使用 ​

read函数 ​

write函数 ​

lseek_sync ​

IO文件标准库 ​

8.5.1.1. fopen函数 ​

8.5.1.2. fread函数 ​

8.5.1.3. fwrite函数 ​

8.5.1.4. fclose函数 ​

8.5.1.5. fflush函数 ​

8.5.1.6. fseek函数 ​

gcc预处理c文件

gcc 编译c文件

gcc编译汇编

gcc链接可重定位文件

Makefile

如何学习Makefile

三要素

变量

系统变量

自定义变量

自动化变量

模式匹配

默认规则

条件分支

Linux文件虚拟文件系统

一切皆文件

普通文件系统

特殊文件系统

文件描述符和打开模式

系统io编程

文件描述符

Linux系统文件操作（系统调用）

open_close

文件打开模式

read_write函数的使用

read函数

write函数

lseek_sync

IO文件标准库

8.5.1.1. fopen函数

8.5.1.2. fread函数

8.5.1.3. fwrite函数

8.5.1.4. fclose函数

8.5.1.5. fflush函数

8.5.1.6. fseek函数