Linux ＆ Vim
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GDB
usage:指定参数（CLI）、断点、分析crash、直接修改程序 gdb可以调试运行中的进程。gdb -p ID gdb可以调试crash后的程序，但需要一个core文件(dump) gdb调试编译好的程序。 前提是gcc编译时加上-g参数
GDB调试过程
GDB打开elf文件，会出现gdb shell(?) 等待命令进行。
run/r:无断点直接运行
list:以某一行为中心上下展开查看代码
!clear(shell命令 jupyter notebook style)
break:打断点,单步调试。 可以加具体行号/函数名 函数名则会停在函数入口。设置断点后run就会停在断点处
next:单布执行。
continue/c:继续执行
单步调试过程中：可以查看函数中变量信息。（打断点停在中途的时候）
print: print 变量名 打印变量值 加上取地址运算符可取变量内存地址
set
编译器视角
编译过程
编译器的作用：将高级语言转换为机器语言，使其可以运行 查看gcc编译过程： 编译过程中加上参数-v，可以查看编译过程中使用的大部分参数、过程。 e.g. step1 编译：输入.c文件，调用cc1(c compiler 1) output.s结尾文件（汇编文件） step2 汇编： as命令 输入.s文件 输出.o(.obj)文件（目标文件） step3 链接： collect2 输入.o文件，与系统内obj进行链接，使用系统的库，输出bin(二进制ELF可执行文件)
细分编译器工作过程
编译
预编译(cc1)
参数 -E 生成.i结尾的预编译文件，本质仍然还是文本，包含了各种字符和头文件。 主要行为：包含头文件(#include) 宏展开(#define) include：包含入头文件 define：内容替换 Q：包含.c文件会在预编译中怎么处理？ A：也会正常处理和宏展开，但一般而言不这么用（包含的是.h，.c为代码实现）
汇编（cc1）
参数-S 生成.s结尾的汇编文件，本质还是文本，但已经转化为汇编语言。 汇编指令 是与处理器指令集强相关的，处理器指令集不同生成的汇编指令不同。
链接（as 命令）
参数-c生成.o结尾的链接文件，贴近机器码已几乎不可读。 可输入.s文件生成.o文件。
.o文件也可生成elf文件
review:链接的过程是找并包含进需要的库。 所以，如果工程中有很多c文件，且只是修改了某一个文件，这时候只需要将这个文件的.o文件重新生成就可以生成新的可执行程序，速度会更快
格式转换
elf格式由操作系统处理后转化为指令进行，单片机是裸机开发，有一个转换成hex的格式转换过程。比如stm32开发过程中有个fromelf的组件会进行这一工作。linux中也有readelf对binary文件进行解析
常见编译错误
预编译错误
1.头文件找不到。可能是文件不存在或者是未引入相关目录。避免使用相对路径包含头文件，而是在编译过程中加CLI参数。 gcc的CLI参数 -I < 目录 > 预编译阶段是不检查语法错误的。 2.条件编译不成对 预处理阶段还有一种判断条件 “#ifdef” “#elif” “#else” “#endif”要有end结束
编译错误
1.缺失结束符 …
链接错误
函数/变量未定义/重复定义
条件编译
release版本要进行信息脱敏，性能保证，去掉调试信息
可以
#ifdef DEBUG printlog()#endif前面宏定义#define DEBUG 就可以运行这段内容
若不能改代码，gcc可加CLI参数 -D < 定义内容 >来外加宏定义。 也可以宏定义数值进行判断
#define DEBUG 0int main(void){#if DEBUG == 1 printlog();#endif}gcc的CLI参数本身等价
#define <定义内容> 1extension: Linux 的feature宏 内核配置
#ifdef TOUCH_PANEL_DRIVERvoid tp_driver(void){...}#endif
int main(void){#ifdef TOUCH_PANEL_DRIVER tp_driver();#endif}#ifndef XXX#warning "内容" //如果没有定义XXX会在编译过程中进行警告#error "内容" //...就会报错#endif更多的宏定义
基本格式
#define 宏名 宏体宏是纯粹的文本替换，不在乎语法。目的在于增强代码的可读性（替换代码里不明意义的神秘数字），使它们的意义明确。
目的：让编译器多干活，让读的人更轻松
赋值过程中若有计算 编译器会主动进行计算并存入
宏函数
文本展开-用空间换性能 要求：不要太复杂 定义方法
#define 函数名(参数) 基于参数的函数体但仍然是简单的文字替换 最好加个小括号保护起来 写多条 加括号 加分号 但是 if语句也要注意 可能会导致多条语句只执行第一条 记住是完全的文字替换就可以了 放else里用可以给宏函数包一个do while(0)
调试log宏
调用对应函数 ，# 实现字符化，认作字符串进行替换
#define LOG_INFO(x) printf("%s is %d \n",#x,(x))两个# 实现字符串连接
#define DAY_DECLARE(x) int day##x#define DAY(x) day##x
int main(void){ DAY_DECLARE(1) = 100 int x = 1; printf("%d",DAY(x));}输出为100 内存中： day1 = 100
__ FUNCTION __ 输出当前所在函数的函数名 __ LINE __ 输出当前行号 __ FILE __ 输出当前文件名
关键字
sizeof()
sizeof(常量 变量 数据类型) 注意：sizeof不是函数 函数不能传入数据类型作为实参 传入参数即使是函数也不会执行 计算动作在编译过程中完成
char/uint8_t
0-255 8bit/1byte
int
大小取决于CPU数据总线大小。可能是2byte/4byte/8byte（16/32/64位机）
short
2byte
long
8 byte
double/float
float
4byte 单精度浮点
double
8byte 双精度浮点
(un)signed
(无)有符号
void
void表示一个东西没有值 函数无返回值/参数 解决编译器警告 解决变量未使用的情况 void* 表示数据空间
自定义类型
struct结构体
内存累加对齐 机制：对齐到4（32位） 取决于数据总线 自动填空 但是如果一次能读多个完整的也可能不留空 比如两个char连续存储 内存上相邻但一次仍然读四个字节
小知识：x86会自动处理非对齐 但是硬件效率会降低 ARM是部分支持 群指令不支持
union 联合体
所有成员共享一块内存。以最大的成员为尺寸 然后从第一块内存开始按顺序储存修改内容 占位小的变量存在high位/low位取决于平台为小端/大端 但不管大端小端 起始地址都是低地址
struct + union 配合
构造数据包 修改封闭拓展开放 __ attribute __ 可以取消对齐
#pragma anon_union 匿名unionenum枚举类型
给常量集合打包 形成新的数据类型 默认整型常量，若超出上限，编译器自行决定更大的数据类型 主动赋值/逐个+1 不赋值就会+1
地址/指针类型
指向变量所在地址 直接访问内存
typedef
为数据类型起别名 方便多处使用 一般命名加_t
修饰关键字
auto
默认缺省
register
放变量进寄存器 建议性 寄存器很小CPU不一定会存 且修饰后的变量无法取地址
static
规定变量内存从静态全局内存区分配
函数栈内的变量用后即毁 static修饰可使其生命周期覆盖整个程序执行过程 也可以定义全局变量跨文件引用（extend关键字也无法使用）
限定函数和变量作用域
可以将函数限定在一个文件里使用，避免重复定义
extern
声明没有被static修饰的变量 架构设计中尽量不要用
const
恒定不变 只读变量 也能改 但别改 采用就近原则
const int * a //*a不能变int const * b //*d内容不能变int * const c //c指向地址不能变const int * const d //d指向地址和d的内容都不能变const就是为了替代宏的
volatile
表示变量可能在程序控制范围之外发生变化，对其取消编译器优化 例如：UART写内存
逻辑关键字
if else
skip
switch
switch(表达式/整型) case: 表达式值 后接break不然会落下去 default:无法匹配默认进行
do while for
skip
continue/break/return
skip
goto
label: printf("come here!");
goto label;函数视角
封装逻辑实现功能 避免重复造轮子
三大属性
函数名/地址 输入 返回值
传参
传参的本质：内存拷贝
int func(int a);//a是形参
int main(){ int x =114; int func(x)//x是实参}传参会把实参的值拷贝到形参所在的内存。
值传递
一般传入函数的参数，标定数据类型非地址的传入的都是数值，不会影响原有地址内容（开辟了一块新的栈空间进行操作），可以对数据进行隔离和保护。 恢复栈中的局部变量：汇编反推位置
地址传递
形参当作返回值
向函数传入地址（指针），借传入的形参将值传到函数之外
连续空间传递
传数组的时候是传多个内存空间。传连续空间传低地址 对非字符空间 需传入连续地址的长度，否则默认返回结果
C与面向对象
继承
继承：使用已存在的类建立新的类，新的类可以增加数据类型和方法，也可以使用父类的功能，但不能选择性继承。利于复用代码
class shape { protected: int width; int height; public: void setWidth(int w){ width = w; } void setHeight(int h){ width = h; }}
class rect : public shape { public: int getArea() { return(width * height); }}rect继承了shape的width、height和设置函数
封装
将抽象的数据和行为/方法结合，形成一个有机的整体。增强安全性和简化编程，使用者只需要调用接口就可以使用数据成员
class car{ protected: int direction; int brake; int throttle; public: void setDirection; void brakeControl;
}c中，可使用函数指针指向对应函数
struct person{ char name[8]; int age; void (*getname)(struct person *p,char *name); void (*getage)(struct person *p, int age);};
static void getname(struct person *p,char *name){ strcpy(name,p->name);}实现数据和操作的结合 各自单一职责
多态
通过父类的指针调用子类。 作用：屏蔽差异，调用父类方法，储存到子类实现
class person{ protected: char name[24]; int age; public: virtual void getname(char *n){ strcpy(n,name); } person(const char *n, int a){ strcpy(name,n); age = a; }}
class usa_person public person { public: void getname(char *n){ sprintf(n,"%s",name); sprintf(n+strlen(n),"%s","-usa"); } usa_person(const char *n,int a) :person(n,a){}}复用person类的行为到usa_person 后面也可以有china_person来给它加后缀 但不会冲突 避免差异影响
struct person{ char name[24]; int age; void (*getname)(struct person *p,char *name);}
struct usa_person{ struct person p; void (*getname)(struct person *p,char *name);}重载
声明几个参数不同的名称相同的函数
可变参数函数
va_list = struct __va_list_tag { unsigned int gp_offset; unsigned int fp_offset; void *overflow_arg_area; void *reg_save_area;}
#define va_start(v,l) __builtin_va_start(v,l)#define va_end(v) __builtin_va_end(v)#define va_arg(v,l) __builtin_va_arg(v,l)
static void va_func(int n,...){ va_list ptr; va_start(ptr,n); while(n--){ printf("%d \n",va_arg(ptr,int)); } va_end(ptr);}int main(void) { va_func(1,100); va_func(2,200,300);}//遍历可变参数列表回调函数+void*
cpp里重载，接口归一化
c中实现
void exchange_int(void *a, void *b){ int *_a = (int*)a; int *_b = (int*)b; int tmp = 0;
tmp = *_a; *_a = *_b; *_b = tmp;}
void exchange_double(void *a, void *b){ double *_a = (int*)a; double *_b = (int*)b; double tmp = 0;
tmp = *_a; *_a = *_b; *_b = tmp;}
typedef void (*func)(void* ,void*);
void swap(func exchange,void *a,void *b){ exchange(a,b);};规定函数，向swap传入函数名，回调实现参数可变，接口归一化（swap）
弱连接函数
几个定义相同，编译过程中覆盖掉weak属性的函数，实现override效果 属性：weak
<1.c>
void __attribute__((weak)) config(void){ //... //... //... LOG(config1)};
<2.c>
void config(void){ //... //... //... LOG(config2);}
int main(){ config();}两文件联合编译，这种情况有weak属性的会被另一个同名函数覆盖掉。
solid设计原则
单一职责
一个类只负责一件事，保证逻辑清晰，职责分明。
高类聚 低耦合
C语言，则是结构体设计优化
开闭原则
拓展开放 修改封闭 模块化设计：修改不变 拓展开放
编译器属性：section
施工中…
里氏替换原则
子类可以拓展父类功能 但不能改变父类原有功能。继承其实某种程度上破坏了封装，里氏替换原则是为了保护父类的封装性
class birds:{ protected: int speed; int time; public: void SetSpeed(); void GetSpeed(); ...}
class swallow : public birds{
}
class ostrich : public birds { public: void SetSpeed(int s){ speed = 0; }}//影响了父类的动作功能,违反里氏替换原则父类子类不同 子类基于父类 子类不能比父类少，子类只能从父类拓展
接口隔离规则
不能强迫用户端实现一个它用不上的接口，避免多余设计
依赖倒置原则
高层次模块不得依赖低层次模块。 e.g.业务逻辑不能依靠/直接调用驱动层。 外界的改变不能影响底层逻辑
内存视角
基本概念
内存分为静态区和动态区
静态内存
编译决定分配。
| 内容 | 权限 |
|---|---|
| 代码段 | R |
| 只读数据(const) | R |
| 全局数据初始化段 | RW |
| 全局数据未初始化段 | RW |
代码段
可以访问可以读内容，但试图修改会fault
只读数据
只读数据还包括直接存储的字符串。
全局变量
static修饰
初始化的：DATA
没初始化的
动态内存
运行时分配。
| 内容 | 权限 |
|---|---|
| 堆空间（向上生长） | RW |
| 栈空间（向下生长） | RW |
堆空间
malloc/free的内存空间 使用指针访问时，指针不能为空。 malloc与free要成对以避免内存泄漏
堆空间有限 可能会分配失败 生命周期自定义
栈空间
函数运行时上下文分配的空间。
生命周期为所在函数运行开始到结束
内存溢出
栈溢出
栈被消耗完：
递归没有正常退出，消耗完空间；
超级大的局部变量（超大数组之类，字库这一块）
栈缓冲区溢出
例：strcpy，长内容拷贝入短区域造成越界访问 所以一般用strncpy 规定传入长度
堆缓冲区溢出
malloc空间有限 写入溢出越界 刚写入即时可能没问题 但越界部分不受保证，可能会被改变，尤其实际工程中容易出问题，隐秘难以察觉
指针
指针访问内存
标准数据类型
访问大小：指向的数据类型的大小 不管大端还是小端 指针都指向低地址侧
连续空间类型
结构体指针、数组指针
部分信息可能已经过时
