【Linux】Linux基础开发工具从入门到实践

前言：学了Linux的指令，再就是Linux基础开发工具，熟练掌握基础开发工具是提升效率的关键。本文学习Linux的基础开发工具，无论是软件安装、代码编辑，还是编译调试、版本控制，一套顺手的工具链能让你在开发路上少走很多弯路。本文将结合实战，详细讲解 Linux 下核心开发工具的使用方法。

一、软件包管理器

1.1 什么是软件包/软件管理器？

软件包：简单来说就是，开发人员把软件提前编译好，并且做成软件包（即安装程序）放在服务器上（APP）
软件管理器：通俗来说就是管理软件包的（应用商店），能自行解决依赖关系、下载和安装软件包。

• yum（yellow dog updater modified）：Linux下非常常用的一种包管理器，主要用于Centos，RedHat等
• apt：也是一种包管理器，多用于Ubuntu 。

1.2 Linux软件生态

操作系统的好坏评估，就是看其生态问题，首先有一个问题：为什么会有人免费给特定社区提供软件，还发布？还提供云服务器让你下载？
是因为要提供相关软件与云服务，构建专属生态，增强社区粘性与影响力。一个软件有一个好的生态环境，就会有更多人去使用，讨论问题，分享经验，解决问题，如Linux的生态环境。

• 下载软件的图示过程：
  

还有一个问题，国外发行的软件版本，国内是怎么用上的呢？
国内的一些社会性公司会购买国外的软件包服务器，将该服务器内的软件等拷贝到国内的软件包服务器上，然后上线到国内的一些网站上，即镜像网站。

一些镜像网站：

• 阿里云：https://developer.aliyun.com/mirror/
• 清华大学：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/
• 中科大：http://mirrors.ustc.edu.cn/
• 北交大：https://mirror.bjtu.edu.cn/
• 中科院软件研究所：http://mirror.iscas.ac.cn/
• 上交大：https://ftp.sjtu.edu.cn/

1.3 具体操作：查装卸

（1）基础操作对比（centos vs ubuntu）

• 安装/卸载需sudo 权限（修改系统目录）
• 同一时间只能执行一个 yum/apt 操作（防冲突）

二、编辑器vim：Linux下的“代码神器”

Vim 是 Linux 下功能最强大的文本编辑器之一，兼容 Vi 且支持语法高亮、多模式编辑，掌握它能极大提升代码编写效率。本节聚焦 Vim 核心模式与实用操作，帮你快速上手。

IDE例子：

2.1 核心认知：Vim和Vi的区别

• vi ：Linux的原生编辑器，功能基础
• vim ：vi的升级版，支持语法高亮、可视化操作，兼容所有vi命令，可视化操作不仅可以在终端运行，也可以运行于 x window、mac os 、windows等

2.2 vim的三大核心模式：切换是关键

三大核心模式：命令模式（command mode）、插入模式（insert mode）和底行模式（last line mode）

2.3 vim的实用操作：从入门到高效

（1）vim基础操作：

• 进入vim，在系统提示符输入vim 文件名称，即可进入vim全屏幕编辑画面，但是刚进入时是处于正常模式，要切换到插入模式才可以输入文字
• 正常模式切换至插入模式：直接输入==a/i/o==
• 插入模式切换至正常模式：Esc
• 正常模式切换至底行模式：shift+;
• 退出vim模式并且保存文件：在正常模式下，按shift+; (即 : )进入底行模式后，输入下面的命令：

（2）vim正常模式命令集：

1.插入模式：

• 正常模式下按i进入插入模式后是从光标当前位置开始输入文件
• 按 a 进入插入模式是从当前光标所在位置的下一个位置开始输入文字
• 按 o 进入插入模式是插入新的一行，从行首开始输入文字

2.移动光标：

• vim可以直接用键盘上的光标来上下左右移动，即小写英文字母的h、j、k、l，分别控制光标左、下、上、右
• G：移动到文章的最后
• $/^：移动到光标所在行的行尾/行首
• w/e：光标跳到下个字的开头/字尾
• b：光标回到上个字的开头
• nl：光标回到该行的第n个位置，如：5l，6l
• gg：进入到文本开始
• shift+g：进入到文本末端
• Ctrl+b/f：屏幕往后/前移动一页
• ctrl+u/d：屏幕往后/前移动半页

3.删除文字：

• x：每按一次，删除光标所在位置的一个字符
• nx：即删除光标所在位置的“后面（包括自己在内）”n个字符（n代表数字）
• X：大写的X，每按一次，删除光标所在位置的“前面”一个字符
• nX：即删除光标所在位置的“前面”n个字符（n代表数字）
• dd：删除光标所在行
• ndd：从光标开始删除n（n代表数字）行

4.复制

• yw：将光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区
• nyw：复制n个字到缓冲区
• yy：复制光标所在行到缓冲区
• nyy：拷贝n行到缓冲区
• p：将缓冲区的字符贴到光标所在位置

5.替换：

• r：替换光标所在处的字符
• R：替换光标所到之处的字符，直到按下ESC键为止

6.撤销上一次的操作：

• u：撤销（相当于Windows的CTRL+z）
• ctrl+r：对 u的恢复，即撤销u

7.更改：

• cw：更改光标所在处的字到字尾处
• cnw：更改n个字

8.跳至指定的行：

• ctrl+g：列出光标所在行的行号
• nG：移动到光标至文章的第n行行首

（3）vim底行模式命令集：

在使用底行模式之前，先按ESC键确认已处于正常模式，再按shift+;进入底行模式

2.4简单配置：更好用

vim配置分为两类，推荐自定义，用起来更顺手（不影响系统全局）

1. 进入用户主目录：cd ~
2. 编辑配置文件：vim .vimrc
3. 常用配置项如下（举例）：

syntax on " 开启语法高亮 
set nu " 显示行号 
set shiftwidth=4 " 缩进4个空格 
set tabstop=4 " Tab键对应4个空格

【注】还有很多配置，可以按照喜好配置

三、GCC/G++编辑器：从源代码到可执行文件

GCC（C编辑器）与G++（C++编辑器）是Linux下编译C/C++代码的核心工具，掌握其编译流程与参数，能更好的理解代码“如何变程序”

3.1编译四步曲：层层递进的过程

以C语言代码为例，GCC编译选项：gcc 选项 要编译的文件 选项 目标文件
从.c源代码到可执行文件，需经历：预处理->编译->汇编->链接四步，每一步都可通过GCC选项独立控制：

• -E：让gcc在预处理结束后停止编译过程
• -o：是指目标文件
• .i：文件为已经过预处理的C原始程序
• -S：进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码
• -c：查看汇编代码是否已转化为二进制代码了

3.2 核心概念：静态链接VS动态链接

链接本质：关联代码与依赖库（如printf依赖于libc.so）
(1)静态链接：编译时将库代码全部嵌入可执行文件，生成文件大，所以运行时无需再依赖库（.a）， 在执行的时候运行速度快，编译命令：gcc hello.c -o hello -static(需提前安装静态库)
静态链接的缺点很明显：

• 浪费空间：每个可执行程序中对所有需要的目标文件都要有一份副本，若是多个程序对同一个目标文件都有依赖，导致同一个目标文件都在内存存在多个副本
• 更新比较困难：每当库函数的代码修改了，这个时候就需要重新进行编译链接形成可执行程序。
  

(2)动态链接：编译时仅记录库依赖，运行时家住在系统中的动态库（后缀.so）,生成文件小，节省内存，编译命令：gcc hello.o -o hello（在执行中更常用动态链接，所以默认是动态连接的）

• 可通过ldd 可执行文件名查看依赖的动态库

【注 】：

• Linux下，动态库是XXX.so,静态库是XXX.a
• Windows下，动态库是XXX.dll,静态库是XXX.lib

3.3 常用GCC选项：调试与优化

四、Makefile：自动化构建的“工程管家”

当项目有多个源文件时，手动执行gcc命令效率极低。Makefile定义了编译规则，只需一个make命令即可完成自动化构建，是大型项目的必备工具。

• make是一条命令，Makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目的自动化构建

4.1 核心逻辑：依赖关系与依赖方法

Makefile的核心是：目标文件->依赖文件->编译命令，即：

目标文件：依赖文件1 依赖文件2 ...
	编译命令 （必须以Tab开头）

基本使用操作：

示例代码：myfile.c

#include<stdio.h>

int main()
{
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

Makefile文件：

//目标：myfile，依赖：myfile.c
myfile:myfile.c
	gcc -o myfile myfile.c //编译命令
//伪目标：clean（清理生成文件，总是被执行，即每make一次，文件的属性时间就更新一次）
.PHONY:clean
clean:
	rm -f myfile //清理命令：删除可执行文件

推导过程：

myfile:myfile.o
	gcc myfile.o -o myfile
myfile.o:myfile.s
	gcc -c myfile.s -o myfile.o
myfile.s:myfile.i
	gcc -S myfile.i -o myfile.s
myfile.i:myfile.c
	gcc -E myfile.c -o myfile.i
	
.PHONY:clean
clean:
	rm -f *.i *.s *.o myfile

4.2 进阶用法：变量与函数

通过变量和函数简化Makefile（适配多文件项目）,示例如下：

BIN=myfile
CC=gcc
SRC=$(wildcard *.c) //使用wildcard函数，获取当前所有的.c文件
OBJ=$(SRC:.c=.o) //将SRC的所有同名.c替换成为.o形成目标文件列表
LFLAGS=-o
FLAGS=-c
RM=rm -f

$(BIN):$(OBJ)
	@$(CC) $(LFLAGS) $@ $^        //$@代表文件名；$^代表依赖文件列表
	@echo "linking... $^ to $@"   
%.o:%.c                           //%.c展开当前目录的所有.c；%.o同时展开所有同名的.o
	@$(CC) $(FLAGS) $<            //%<:对展开的依赖.c文件，一个一个交给gcc
	@echo "compling ... $< to $@" //@：不回显命令
	
.PHNOY:clean
clean:
	$(RM) $(OBJ) $(BIN)            
	

五、实践：编写第一个Linux程序–进度条

掌握了前面的工具，那么来实战编写一个动态进度条，理解“行缓冲区”“回车换行”等Linux终端特性

5.1 补充知识：回车（\r）与换行（\n）

• 换行：光标移动到下一行开头
• 回车：光标移动到当前行开头（不换行）
• 动态进度条的核心：用\r覆盖当前行内容，实现“实时更新”效果

5.2 核心原理：行缓冲区刷新

printf输出默认会缓存，需手动刷新缓冲区（fflush(stdout)）才能实时显示，对比示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
	// 示例1：无 \n 且不刷新，3秒后才显示 
	printf("hello"); 
	sleep(3); 

	// 示例2：加 fflush 实时显示 
	printf("hello");
	fflush(stdout); 
	sleep(3);
	
	return 0;
}

5.3进度条代码实现（含Makefile）

(1)文件结构

progress/ 
├── process.c # 进度条逻辑 
├── process.h # 函数声明 
├── main.c # 主函数（模拟下载） 
└── Makefile # 自动化构建

(2)核心代码（process.c）

#include "progress.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

// 进度条长度（100个字符对应100%）
#define BAR_LENGTH 100

// 基础版进度条：模拟从0%到100%的过程
void progress_basic() {
    // 存储进度条字符
    char bar[BAR_LENGTH + 1] = {0};
    // 旋转光标字符集（实现动画效果）
    const char *spin = "|/-\\";
    int spin_index = 0;

    // 从0%循环到100%
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        // 填充进度条
        memset(bar, '=', i);
        // 计算旋转光标位置
        spin_index = i % 4;
        
        // 输出进度条：
        // [%-100s] 左对齐，占100个字符宽度
        // %d%% 显示百分比
        // %c 显示旋转光标
        // \r 回到行首
        printf("[%-100s][%3d%%][%c]\r", bar, i, spin[spin_index]);
        
        // 手动刷新缓冲区
        fflush(stdout);
        
        // 延迟50ms，控制进度条速度
        usleep(50000);
    }
    // 进度完成后换行
    printf("\n");
}

// 进阶版进度条：支持自定义任务量和样式
void progress_advanced(int total, int current, char style) {
    // 边界检查
    if (current < 0) current = 0;
    if (current > total) current = total;
    
    // 计算进度百分比
    int percent = (int)((float)current / total * 100);
    
    // 构建进度条
    char bar[BAR_LENGTH + 1] = {0};
    int filled = (int)((float)current / total * BAR_LENGTH);
    memset(bar, style, filled);
    
    // 输出进度信息
    printf("Progress: [%-100s][%3d%%] %d/%d\r", bar, percent, current, total);
    fflush(stdout);
    
    // 完成时换行
    if (current == total) {
        printf("\n");
    }
}

(3)头文件（process.h）

#ifndef PROGRESS_H
#define PROGRESS_H

// 基础版：固定样式进度条
void progress_basic();

// 进阶版：可自定义参数的进度条
// 参数：
//   total: 总任务量
//   current: 当前完成量
//   style: 进度条填充字符
void progress_advanced(int total, int current, char style);

#endif

(4)测试主程序（main.c）

#include "progress.h"
#include <unistd.h>

int main() {
    // 测试基础版进度条
    printf("基础版进度条演示：\n");
    progress_basic();
    printf("\n");

    // 测试进阶版进度条（模拟文件下载）
    printf("进阶版进度条演示（模拟文件下载）：\n");
    int file_size = 1024;  // 模拟文件大小1024KB
    for (int downloaded = 0; downloaded <= file_size; downloaded += 32) {
        progress_advanced(file_size, downloaded, '#');
        usleep(100000);  // 延迟100ms
    }
    
    return 0;
}

(5)Makefile

# 编译器
CC = gcc
# 编译选项：显示警告，生成调试信息
CFLAGS = -std=c99 -Wall -g
# 目标可执行文件
TARGET = progress_bar
# 源文件
SRCS = progress.c main.c
# 目标文件
OBJS = $(SRCS:.c=.o)

# 默认目标：编译程序
all: $(TARGET)

# 链接目标文件生成可执行文件
$(TARGET): $(OBJS)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

# 编译源文件生成目标文件
%.o: %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

# 清理编译生成的文件
clean:
    rm -f $(OBJS) $(TARGET)

# 伪目标：避免与同名文件冲突
.PHONY: all clean

效果展示：