Linux环境下的软件开发工具——简化版

 

 

 

 

Linux环境下的软件开发工具

简化版

 

 

 

 

 

 

 

BWS刘少锋

2012年6月4日

 

 

 

 

目 录

0     写在前面...3

1     Vim..4

2     Ctags12

3     Cscope.16

4     Gcc.20

5     Makefile.23

 

 

身边的同事们有不少为Linux环境下的开发工具而纠结，特写作此文，希望可以抛砖引玉，与大家互勉。

 

本文档从6月4日一直写到6月18日，每天晚上下班写2小时，完成初稿。后经过修改和整理，最终完成本文档（简化版），本文档略去了不是必要228页。

 

 

本文假定读者熟悉linux系统和常用命令，如有实际的编程经验将有助于理解本文的内容。

 

 

其实vim也很酷，先给个图看看。

 

 

1 Vim

Vim（Vi IMproved）是一个从vi发展出来的文本编辑器，在程序员中被广泛使用，和Emacs并列成为类Unix系统用户最喜欢的编辑器。

 

1、Vim的历史：

Vim的第一个版本由布莱姆·米勒1991年发布，简称Vi IMitation，仅仅是vi的克隆。

1991年Vim 1.14版被"Fred Fish Disk #591"这个Amiga用的免费软体集所收录了。

1992年Vim 1.22版本被移植到了UNIX和MS-DOS上，正式名称改成Vi IMproved（改良）。

1994年Vim 3.0版本加入了多视窗编辑模式（分割视窗），同一萤幕可以显示多个Vim编辑的文件。

1996年Vim 4.0是第一个利用GUI（图形用户界面）的版本。

1998年Vim 5.0版本的Vim加入了highlight（语法高亮）功能。

2001年Vim 6.0版本加入了代码折叠、插件、多国语言支持、垂直分割视窗等功能。

2006年5月发布的Vim 7.0版本，加入了拼字检查、上下文相关补全，标签页编辑等新功能。

2008年8月发布的Vim 7.2版本，合并了Vim 7.1以来的所有修正补丁，并且加入了脚本的浮点数支持。

2010年8月发布的Vim 7.3版本，这个版本除了包含最新修正的补丁之外，还加入了“永久撤销”、“Blowfish算法加密”、“文本隐藏”和“Lua以及Python3的接口”等新功能。

 

2、Vim的基本概念

Vim编辑器基本上可以分为三种模式：命令模式（command mode）、插入模式（Insert mode）和底行模式（last line mode）。

命令模式：控制屏幕光标的移动，进行文本的删除、复制等文字编辑工作（不使用[Del]键和[Backspace]键）以及进入插入模式，或者回到底行模式。

插入模式：只有在插入模式下，才可以输入文字。按[Esc]键可回到命令行模式。很多Vim编辑器使用者希望一打开Vim就可以输入内容，但这是不能成功的，因为刚打开Vim编辑器时处于命令模式。

底行模式：保存文件或退出Vim，同时也可以设置编辑环境和一些编译工作，如列出行号、寻找字符串等。

 

下图为Vim模式相互转换的关系图。

 

Vim模式相互转换的关系图（摘自Vim手册）

 

也有人将底行模式算作命令行模式，将把Vim编辑器简化成两个模式。

 

按「i」进入插入模式，从光标当前位置开始输入文件；

按「a」进入插入模式，从目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，插入新的一行，从行首开始输入文字。

从插入模式切换为命令行模式，按「ESC」键。

 

3、Vim的基本操作

在系统提示符号输入vim，就进入vi全屏幕编辑画面，

例如：

$ vim或者$ vim c_file.c

此时处于命令模式，可以进行的操作如下：

 

1)    移动光标

Ø Vim使用小写英文字母「h」、「j」、「k」、「l」，分别控制光标左、下、上、右移一格，也可以用方向键上下左右移动。

 

 

 

 

 

 

 

「ctrl」+「b」

屏幕往“后”移动一页

「ctrl」+「f」：

屏幕往“前”移动一页

「ctrl」+「u」

屏幕往“后”移动半页

「ctrl」+「d」

屏幕往“前”移动半页

「0」

移到文章的开头

「G」

移动到文章的最后

「$」

移动到光标所在行的“行尾”

「^」

移动到光标所在行的“行首”

「w」

光标跳到下个字的开头

「e」

光标跳到下个字的字尾

「b」

光标回到上个字的开头

 

2)    复制

Ø 按「yw」：将光标所在之处到字尾的字符复制到缓冲区中。

Ø 按「#yw」：复制#个字到缓冲区

Ø 按「yy」：复制光标所在行到缓冲区。

Ø 按「#yy」：例如，「6yy」表示拷贝从光标所在的该行“往下数”6行文字。

Ø 按「p」：将缓冲区内的字符贴到光标所在位置。

注意：所有与“y”有关的复制命令都必须与“p”配合才能完成复制与粘贴功能。

 

3)    删除文字

Ø 按「x」：每按一次，删除光标所在位置的“后面”一个字符。

Ø 按「#x」：例如，「6x」表示删除光标所在位置的“后面”6个字符。

Ø 按「X」：大写的X，每按一次，删除光标所在位置的“前面”一个字符。

Ø 按「#X」：例如，「20X」表示删除光标所在位置的“前面”20个字符。

Ø 按「dd」：删除光标所在行。

Ø 按「#dd」：从光标所在行开始删除#行

 

4)    替换

Ø 按「r」：替换光标所在处的字符。

Ø 按「R」：替换光标所到之处的字符，直到按下「ESC」键为止。

 

5)    恢复上一次操作

Ø 按「u」：回到上一个操作，按多次“u”可以执行多次恢复。

 

6)    更改

Ø 「cw」：更改光标所在处的字到字尾处。

Ø 「c#w」：例如，「c3w」表示更改3个字。

 

7)    跳至指定的行

Ø 「ctrl」+「g」列出光标所在行的行号。

Ø 「#G」：例如，「15G」，表示移动光标至文章的第15行行首。

 

8)    跳到文件中的某一行

　在冒号后输入一个数字，再按回车键就会跳到该行。例如：输入数字15，再回车，就会跳到文章的第15行。

 

详细见vim手册，在终端中输入man vim，英文阅读困难的可以安装中文手册。

 

 

Vim快捷键如下图所示： 

Vim快捷键示意图-1

 

Vim快捷键示意图-2

 

4、修改代码

作为较早的代码编写工具，vim当然具备变量联想功能。编写程序时，按“Ctrl+N”或“Ctrl+P”进行联想，如下图所示。

但是，如果你觉得这样比较麻烦，也可以设置自动补全。

 

5、显示函数栏

按“F4”终端将被分为左右两栏，右侧栏显示当前文件的定义的变量和函数，再次按“F4”终端恢复原先界面。如下图所示：

 

2 Ctags

1、Ctags简介：

Ctags（Generate tag files for source code）是一个用于从程序源代码树产生索引tag文件，从而便于文本编辑器来实现快速定位的实用工具。在产生的tag文件中，每一个tag的入口指向了一个编程语言的对象。这个对象可以是变量定义，函数，类或其他的物件。

Ctags是开放源代码的程序。支持下列的编程语言:汇编，AWK, ASP, BETA, Bourne/Korn/Zsh Shell, C, C++, COBOL, Eiffel, Fortran, Java, Lisp, Lua, Make, Pascal, Perl, PHP, Python, REXX, Ruby, S-Lang, Scheme, Tcl, Vim, and YACC。

支持Ctags产生的tag文件的编辑器以及编辑器插件包括有:Vim，Vile，Lemmy等。

 

2、Ctags的使用：

在源代码的根目录下创建“tags”文件：

$ ctags –R ↙

“-R”表示递归创建，也就包括源代码根目录下的所有子目录下的源程序。“tags”文件中包括这些对象的列表：

Ø 用#define定义的宏

Ø 枚举型变量的值

Ø 函数的定义、原型和声明

Ø 名字空间（namespace）

Ø 类型定义（typedefs）

Ø 变量（包括定义和声明）

Ø 类（class）、结构（struct）、枚举类型（enum）和联合（union）

Ø 类、结构和联合中成员变量或函数

VIM用这个“tags”文件来定位上面这些做了标记的对象。

 

下面以阅读Linux内核代码为例，讲解如何简单快捷的阅读代码。

打开终端，在工程文件顶层目录中输入：

$ ctags –R↙ 

 

在终端中键入“vim –t函数名”，例如：

# vim –t dm6446x_init↙

 直接进入函数dm6446x_init的定义处，如下图所示。 

 

将光标移动到函数名称上，按“Ctrl+】”进入函数定义处，如下图所示： 

 

按“Ctrl+O”或“Ctrl+T”返回函数调用处。

 

把光标移动到某个元素上，CTRL+]，就会跳转到对应的定义啦。CTRL+o可以回退到原来的地方。如果当前光标下是个局部变量，在VIM里输入gd的话，就会跳到这个局部变量的定义处。

3 Cscope

利用tag文件，跳转到标签定义的地方。但如果想查找函数在哪里被调用，或者标签在哪些地方出现过，就需要使用更为强大的Cscope。

1、Cscope简介：

Cscope（Code scope）是一个控制台模式或基于字符界面的源代码浏览工具。Cscope具有纯正的Unix血统，它最早是由贝尔实验室为PDP-11计算机开发的，后来成为商用的AT&T Unix发行版的组成部分。直到2000年4月，这个工具才由SCO公司以BSD license开源发行，常被使用在非常大的工程。在Windows上也可以使用cscope（cscope for windows），cygwin工具包中包含了cscope。

Cscope缺省解析C文件(.c和.h)、lex文件(.l)和yacc文件(.y)，也可以用于对C++和Java代码的搜索（注1）。

如下图所示：用cscope你可以轻易地搜索到你的标识符是在哪里被定义和使用的，它可以轻而易举地解决：

1、变量和函数在哪里被使用，如何定义？

2、预处理符号的值是什么？

3、源文件在在目录结构中的位置？

4、哪些源文件包含了这个头文件？

 

 

启动选择查找哪些函数被main函数调用了，可以看到搜索结果，如下图所示： 

 

2、Cscope使用：

建立cscope使用的索引文件

首先需要为你的代码生成一个cscope数据库，在你需要浏览源码的根目录下使用下面命令：

#cscope –Rbkq ↙

这个命令会生成三个文件：cscope.out, cscope.in.out, cscope.po.out。

其中cscope.out是基本的符号索引，后两个文件是使用"-q"选项生成的，可以加快cscope的索引速度。上面所用到的命令参数，含义如下：

-R:在生成索引文件时，搜索子目录树中的代码

-b:只生成索引文件，不进入cscope的查询界面

-k:在生成索引文件时，不搜索/usr/include目录

-q:生成cscope.in.out和cscope.po.out文件，加快cscope的索引速度

其他参数

-i:如果保存文件列表的文件名不是cscope.files时，需要加此选项告诉cscope到哪儿去找源文件列表。可以使用”-“，表示由标准输入获得文件列表。

-I dir:在-I选项指出的目录中查找头文件

-u:扫描所有文件，重新生成交叉索引文件

-C:在搜索时忽略大小写

-Ppath:在以相对路径表示的文件前加上的path，就无需切换到你数据库文件所在的目录。

Cscope只在第一次解析时扫描全部文件，以后再调用cscope，它只扫描那些改动过的文件，这大大提高了cscope生成索引的速度。

 

在vim中查找代码

在源码根目录下打开任意.c文件，使用如下命令：

Ctrl+]将跳到光标所在变量或函数的定义处

Ctrl+T返回

cs find s ----查找C语言符号，即查找函数名、宏、枚举值等出现的地方

cs find g ----查找函数、宏、枚举等定义的位置，类似ctags所提供的功能

cs find d ----查找本函数调用的函数

cs find c ----查找调用本函数的函数

cs find t: ----查找指定的字符串

cs find e ----查找egrep模式，相当于egrep功能，但查找速度快多了

cs find f ----查找并打开文件，类似vim的find功能

cs find i ----查找包含本文件的文件

 

 

 

 

4、扩展：

min-cscope：cscope的强化版，它起源于贝尔实验室（Bell Labs），包含了cscope的所有功能，对cscope做络一些精简（编译系统）和扩展（排序）。

Kscope：cscope的图形界面（KDE）版，需要Qt开发库的支持。

 

 

4 Gcc

GCC（GNU Compiler Collection）是一套GNU系统的官方编译器（包括GNU/Linux家族），也是编译与建立其他操作系统的主要编译器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP与BeOS。

GCC原名为GNU C语言编译器（GNU C Compiler），只处理C语言。后来扩展为可以处理C++，Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada，以及Go与其他语言，后更名为GNU编译器套装（GNU Compiler Collection）。

GCC目前由世界各地不同的数个程式设计师小组维护。它是移植到中央处理器架构以及操作系统最多的编译器。GCC支持ARM， Atmel AVR，Alpha，IA-32，IA-64，Motorola 68000，MIPS，PA-RISC，PowerPC，SuperH，SPARC等众多处理器架构。

 

#gcc main.c

在默认情况下，C编译器将生成一个名为 a.out 的可执行文件。键入如下命令运行它：

#./a.out

 

我们可以通过使用 -o编译选项，指定可执行文件的名字，没有的命名限制。

#gcc main.c -o main

 

其实以上命令编译一个程序，其实也可以分三步做，第一步生成汇编代码，第二步生成目标文件，第三步生成可执行文件：

$ gcc -S main.c

$ gcc -c main.s

$ gcc main.o

 

 

 

 

 

1、Gcc选项选项列表

总体选项(Overall Option)

-c -S -E -ofile -pipe -v -xlanguage

语言选项

(Language Option)

-ansi -fall-virtual -fcond-mismatch -fdollars-in-identifiers -fenum-int-equiv -fexternal-templates -fno-asm -fno-builtin -fhosted -fno-hosted -ffreestanding -fno-freestanding -fno-strict-prototype -fsigned-bitfields -fsigned-char -fthis-is-variable -funsigned-bitfields -funsigned-char -fwritable-strings -traditional -traditional-cpp -trigraphs

警告选项

(Warning Option)

-fsyntax-only -pedantic -pedantic-errors -w -W -Wall -Waggregate-return -Wcast-align -Wcast-qual -Wchar-subscript -Wcomment -Wconversion -Wenum-clash -Werror -Wformat -Wid-clash-len -Wimplicit -Wimplicit-int -Wimplicit-function-declaration -Winline -Wlong-long -Wmain -Wmissing-prototypes -Wmissing-declarations -Wnested-externs -Wno-import -Wparentheses -Wpointer-arith -Wredundant-decls -Wreturn-type -Wshadow -Wstrict-prototypes -Wswitch -Wtemplate-debugging -Wtraditional -Wtrigraphs -Wuninitialized -Wunused -Wwrite-strings

调试选项

(Debugging Option)

-a -dletters -fpretend-float -g -glevel -gcoff -gxcoff -gxcoff+ -gdwarf -gdwarf+ -gstabs -gstabs+ -ggdb -p -pg -save-temps -print-file-name=library -print-libgcc-file-name -print-prog-name=program

优化选项

(Optimization Option)

-fcaller-saves -fcse-follow-jumps -fcse-skip-blocks -fdelayed-branch -felide-constructors -fexpensive-optimizations -ffast-math -ffloat-store -fforce-addr -fforce-mem -finline-functions -fkeep-inline-functions -fmemoize-lookups -fno-default-inline -fno-defer-pop -fno-function-cse -fno-inline -fno-peephole -fomit-frame-pointer -frerun-cse-after-loop -fschedule-insns -fschedule-insns2 -fstrength-reduce -fthread-jumps -funroll-all-loops -funroll-loops -O -O2 -O3

预处理器选项

(Preprocessor Option)

-Aassertion -C -dD -dM -dN -Dmacro[=defn] -E -H -idirafterdir -includefile -imacrosfile -iprefix file -iwithprefixdir -M -MD -MM -MMD -nostdinc -P -Umacro -undef

汇编器选项

(Assembler Option)

-Wa,option

连接器选项

(Linker Option)

-llibrary -nostartfiles -nostdlib -static -shared -symbolic -Xlinker option -Wl,option -usymbol

目录选项(Directory Option)

-Bprefix -Idir -I- -Ldir

目标机选项(Target Option)

-bmachine -Vversion

配置相关选项

(Configuration Dependent Option)

M680x0 选项，VAX选项，SPARC选项，Convex选项，AMD29K选项，M88K选项，RS6000选项，RT选项，MIPS选项，i386选项，HPPA选项，i960选项，DEC Alpha选项，System V选项

代码生成选项

(Code Generation Option)

-fcall-saved-reg -fcall-used-reg -ffixed-reg -finhibit-size-directive -fnonnull-objects -fno-common -fno-ident -fno-gnu-linker -fpcc-struct-return -fpic -fPIC -freg-struct-return -fshared-data -fshort-enums -fshort-double -fvolatile -fvolatile-global -fverbose-asm

 

 

 

2、Gcc基本选项：

-xlanguage

明确指出后面输入文件的语言为language (而不是从文件名后缀得到的默认选择).这个选项应用于后面所有的输入文件,直到遇着下一个`-x'选项. language的可选值有`c', `objective-c', `c-header', `c++', `cpp-output', `assembler'和`assembler-with-cpp'.

-x none

关闭任何对语种的明确说明,因此依据文件名后缀处理后面的文件(就象是从未使用过`-x'选项)。

-c

编译或汇编源文件,但是不作连接.编译器输出对应于源文件的目标文件。

缺省情况下, GCC通过用`.o'替换源文件名后缀`.c', `.i', `.s',等等,产生目标文件名.可以使用-o选项选择其他名字。GCC忽略-c选项后面任何无法识别的输入文件(他们不需要编译或汇编)。

-S

编译后即停止,不进行汇编.对于每个输入的非汇编语言文件,输出文件是汇编语言文件。

缺省情况下, GCC通过用`.o'替换源文件名后缀`.c', `.i',等等,产生目标文件名.可以使用-o选项选择其他名字。GCC忽略任何不需要编译的输入文件。

-E

预处理后即停止,不进行编译.预处理后的代码送往标准输出.

GCC忽略任何不需要预处理的输入文件.

-ofile

指定输出文件为file.该选项不在乎GCC产生什么输出,无论是可执行文件,目标文件,汇编文件还是预处理后的C代码。由于只能指定一个输出文件,因此编译多个输入文件时,使用`-o'选项没有意义,除非输出一个可执行文件。如果没有使用`-o'选项,默认的输出结果是:可执行文件为`a.out', `source.suffix '的目标文件是`source.o',汇编文件是 `source.s',而预处理后的C源代码送往标准输出。

-v

显示执行编译阶段的命令.同时显示编译器驱动程序,预处理器,编译器的版本号。

-pipe

在编译过程的不同阶段间使用管道而非临时文件进行通信.这个选项在某些系统上无法工作,因为那些系统的汇编器不能从管道读取数据. GNU的汇编器没有这个问题。

 

（此处略去36页）

5 Makefile

在GUN make是Linux环境下一个“自动化编译、生成目标程序”的命令工具。执行make命令，make程序根据makefile文件的描述完全自动编译整个软件工程，极大的提高了软件开发的效率。makefile文件按照某种语法进行编写，文件中说明如何编译各个源文件并连接生成可执行文件，并描述了源程序之间的依赖关系。

在许多集成开发环境中，用户通过友好的界面修改makefile文件。大多数的集成开发环境都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。

1、如何写Makefile：

（此处略去192页）