《Linux程序设计基础》课件

程序设计基础Linux本课件旨在帮助您入门Linux程序设计，涵盖基础知识和实际应用，为您打开Linux世界的大门概述Linux什么是Linux Linux的特点Linux是一种开源的操作系统内核，其核心是内核，控制着硬Linux以其稳定性、安全性、可扩展性和开放性而闻名它支件和软件的运行它最初由芬兰人Linus Torvalds开发，并以持多种硬件平台，并提供强大的命令行界面，以及图形用户界GPL许可证发布，意味着用户可以自由使用、修改和分发它面Linux在服务器、嵌入式系统、移动设备和桌面系统等领Linux是一个庞大且不断发展的生态系统，拥有丰富的工具和域都有广泛应用软件，使其成为开发者和系统管理员的理想选择发展历程Linux1991年1Linus Torvalds发布了第一个Linux内核版本，名为

0.01版1993年2出现了第一个完整的Linux发行版，名为Slackware1996年3Red HatLinux发行版问世，成为当时最流行的Linux发行版之一2004年4Ubuntu发行版发布，以其易用性和丰富的软件库而闻名2019年5Linux内核版本已发展到

5.0，不断改进稳定性、性能和功能发行版LinuxUbuntu CentOSUbuntu是一个基于Debian的CentOS是Red Hat发行版，以其易用性和丰富的Enterprise Linux（RHEL）的软件库而闻名它是桌面用户开源克隆版本，以其稳定性和和开发者的热门选择可靠性而受到服务器管理员的青睐它常用于企业级部署Debian FedoraDebian是一个基于自由软件的Fedora是一个由Red Hat赞助发行版，强调稳定性和安全的开源发行版，以其最新的软性它是许多其他发行版的基件和技术的快速采用而著称础它被视为Red HatEnterpriseLinux的测试平台安装和配置Linux下载安装镜像从官方网站或镜像网站下载您想要安装的Linux发行版的安装镜像文件创建可启动介质将安装镜像文件刻录到U盘或光盘上，创建可启动介质启动系统从可启动介质启动计算机，进入安装程序选择安装选项选择安装语言、键盘布局、分区方案和其他安装选项完成安装安装程序将自动安装Linux系统，并完成配置使用终端终端介绍常用命令终端是Linux系统中主要的交互界面，提供命令行方式与系统常见的终端命令包括ls、cd、mkdir、rm、cp、mv、cat、进行交互它允许您输入命令，执行程序，管理文件和系统资grep、find等，用于查看目录、切换目录、创建目录、删除文源件、复制文件、移动文件、查看文件内容、搜索文件、查找文件等操作文件系统/1根目录/bin2基本命令/boot3引导程序/dev4设备文件/etc5配置文件目录和文件管理创建目录删除目录使用mkdir命令创建目录，例如使用rmdir命令删除空目录，例如mkdir my_directory rmdirmy_directory复制文件移动文件使用cp命令复制文件，例如cp使用mv命令移动或重命名文件，例file

1.txt file

2.txt如mv file

1.txt new_name.txt文件权限r w读写允许用户读取文件内容允许用户修改文件内容x执行允许用户执行文件编程简介Shell什么是Shell Shell脚本Shell是用户与Linux系统交互的命令解释器它读取用户输入Shell脚本是一种文本文件，包含一系列Shell命令，用于自动的命令，并将其转换为内核能够理解的指令，执行相应的操化任务它们可以执行一系列操作，简化重复性工作，并提高作工作效率变量和参数Shell变量参数Shell变量用于存储数据，例如Shell脚本可以通过参数传递数字符串、数字或文件名变量据给脚本参数用$

1、$2等表名通常以字母或下划线开头，示，分别对应第一个参数、第区分大小写二个参数等命令和脚本Shellecho1显示文本date2显示日期和时间pwd3显示当前工作目录cd4切换目录条件语句Shellif语句else语句elif语句if语句用于判断条件是否成立，如果成else语句用于在if语句条件不成立时执elif语句用于在多个条件判断中，当前立则执行相应的代码块行相应的代码块面的if和elif条件都不成立时，执行相应的代码块循环语句Shellfor循环while循环for循环用于遍历一个列表或序while循环用于不断执行代码列，对列表中的每个元素执行块，直到指定的条件不成立为相同的代码块止until循环until循环用于不断执行代码块，直到指定的条件成立为止函数Shell函数定义函数调用函数定义以function关键字开头，并包含函数名和函数体函数调用使用函数名，并可以传递参数重定向和管道重定向管道12重定向将命令的输出结果重定向到文件或设备管道将一个命令的输出作为另一个命令的输入环境变量PATH1指定命令搜索路径HOME2指定用户主目录USER3指定当前用户系统调用Linux什么是系统调用常见系统调用系统调用是程序与内核交互的接口，用于请求内核执行特定操常见的系统调用包括open、read、write、close、fork、作，例如打开文件、创建进程、分配内存等exec、wait、exit等，它们分别用于打开文件、读取文件、写入文件、关闭文件、创建进程、执行程序、等待子进程、退出进程等操作进程管理创建进程使用fork系统调用创建新的进程，并返回新的进程ID执行程序使用exec系统调用加载并执行新的程序等待子进程使用wait系统调用等待子进程结束退出进程使用exit系统调用退出当前进程进程间通信管道消息队列管道是一种单向通信机制，允许消息队列是一种异步通信机制，进程之间通过管道传递数据允许进程之间通过消息队列传递消息共享内存信号量共享内存允许多个进程访问同一信号量用于同步访问共享资源，块内存区域，实现进程间数据共防止多个进程同时访问同一资享源信号处理信号信号处理函数信号是一种异步事件，由内进程可以注册信号处理函核发送给进程，通知进程发数，在接收到特定信号时执生了一些事件，例如中断、行指定的处理逻辑异常或用户输入线程编程什么是线程线程库线程是轻量级的进程，共享同一个地址空间，可以同时执行多Linux提供了POSIX线程库（pthreads），用于创建、管理和个任务线程之间的切换开销较小，适合于执行并行任务同步线程内存管理虚拟内存1虚拟内存是将物理内存扩展到磁盘空间，允许进程使用比物理内存更大的地址空间内存分配2使用malloc和free函数在堆上分配和释放内存内存映射3内存映射将文件映射到内存空间，允许进程直接访问文件内容文件I/O打开文件读取文件写入文件关闭文件使用open系统调用打开文使用read系统调用从文件读使用write系统调用将数据写使用close系统调用关闭文件，并返回文件描述符取数据入文件件字符设备驱动12键盘鼠标处理键盘输入处理鼠标事件3串口与串行设备通信块设备驱动硬盘光驱管理硬盘存储管理光盘存储USB存储设备管理USB存储设备网络编程基础网络协议网络接口网络编程涉及各种网络协议，例如TCP/IP协议族、UDP协Linux系统提供网络接口，用于与网络进行通信议、HTTP协议等Socket编程创建Socket使用socket系统调用创建Socket绑定地址使用bind系统调用将Socket绑定到特定的地址和端口监听连接使用listen系统调用监听来自其他设备的连接请求接受连接使用accept系统调用接受连接请求发送和接收数据使用send和recv系统调用发送和接收数据关闭连接使用close系统调用关闭连接并发编程模型线程池事件驱动协程线程池管理多个线程，用于执行任事件驱动模型通过事件循环机制处理协程是一种用户态线程，在用户空间务，提高程序效率异步事件，提高程序响应速度进行调度，提高程序性能同步与互斥死锁问题死锁定义死锁解决方法死锁是指两个或多个进程因互相等待对方释放资源而陷入无限常见的解决方法包括破坏循环等待条件、资源预分配、银行循环等待状态家算法等编译和链接预处理1将源代码进行预处理，包括宏展开、头文件包含等编译2将预处理后的代码编译成汇编代码汇编3将汇编代码转换成机器指令链接4将多个目标文件和库文件链接成可执行文件Makefile目标1指定要生成的目标文件或可执行文件依赖2指定目标文件依赖哪些源文件命令3指定生成目标文件的命令使用GCC命令行选项编译示例GCC提供丰富的命令行选项，用于控制编译过程使用GCC编译C语言源代码gcc main.c-o main调试GDB启动调试设置断点运行程序123使用gdb命令启动调试器，例如使用break命令设置断点，例如使用run命令运行程序gdb mainbreak main查看变量单步执行45使用print命令查看变量值，例如print i使用step命令单步执行代码与C++LinuxC++优势C++与LinuxC++是一种强大的面向对象编程语言，它提供了丰富的特性，C++与Linux系统有着紧密的联系，许多Linux系统组件和应用例如类、对象、继承、多态等，适合开发各种类型的应用程程序都是用C++编写的C++可以充分利用Linux系统的优势，序并开发出高性能、高可靠性的应用程序面向对象编程封装将数据和操作封装在一个类中，隐藏内部实现细节，提供统一的接口继承允许一个类继承另一个类的属性和方法，实现代码复用和扩展多态允许不同类型的对象对同一个消息做出不同的响应容器和算法STL容器算法STL提供了各种容器，例如STL提供了丰富的算法，例如vector、list、map、set等，排序、搜索、查找、复制、删用于存储和管理数据除等，用于操作容器中的数据异常处理异常类型异常处理机制12C++提供了多种异常类型，例使用try-catch块捕获异常，如runtime_error、并在catch块中处理异常logic_error等，用于处理不同类型的错误框架入门QtQt介绍Qt优点Qt是一个跨平台的应用程序开发框架，提供了丰富的工具和Qt以其跨平台性、易用性、高性能和丰富的功能而著称，成为库，用于开发图形用户界面、网络应用程序、嵌入式系统等许多开发者的首选框架编程Qt GUI窗口和控件Qt提供了丰富的窗口和控件，例如按钮、标签、文本框、列表框等，用于构建用户界面布局管理Qt提供了多种布局管理方式，例如水平布局、垂直布局、网格布局等，用于安排窗口和控件的布局信号和槽Qt使用信号和槽机制实现对象之间的通信，方便用户界面元素之间的交互网络编程QtHTTP请求Socket连接Qt提供QNetworkAccessManager类，用于发送HTTP请求Qt提供QTcpSocket和QUdpSocket类，用于建立TCP和UDP连接多线程编程Qt线程创建线程同步使用QThread类创建线程使用QMutex、QSemaphore、QWaitCondition等类实现线程之间的同步安全机制Linux用户和组1Linux系统使用用户和组来管理访问权限文件权限2每个文件和目录都有访问权限，用于控制用户和组对文件的操作防火墙3防火墙阻止来自网络的恶意访问入侵检测系统4入侵检测系统监测系统活动，并识别潜在的攻击总结与展望本课件介绍了Linux程序设计的基础知识，涵盖了系统调用、进程管理、网络编程等重要概念，并简要介绍了Qt框架的使用希望本课件能为您打开Linux编程的大门，并激发您进一步学习探索的兴趣Linux是一个充满活力和不断发展的生态系统，未来将会有更多新的技术和应用涌现，期待您在Linux世界中取得更大的成就！。