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    嵌入式LinuxC的基本知識點詳解

    時間:2018-10-15 10:34:30來源:網絡轉載

    導語:?嵌入式系統專業(yè)是綜合了計算機硬件技術、計算機軟件技術以及電子電路技術的一門綜合學科,所涉及的內涵和知識非常廣泛,包括:數字電路,模擬電路,計算機組成原理,單片機基礎,C語言基礎,操作系統,數據結構,編譯原理,計算機控制,計算機網絡等知識。

    嵌入式系統專業(yè)是綜合了計算機硬件技術、計算機軟件技術以及電子電路技術的一門綜合學科,所涉及的內涵和知識非常廣泛,包括:數字電路,模擬電路,計算機組成原理,單片機基礎,C語言基礎,操作系統,數據結構,編譯原理,計算機控制,計算機網絡等知識。

    在真正學習嵌入式開發(fā)之前,首先要打好基礎。其中最重要的是C語言基礎、數字電路、計算機組成原理三門課程。下面我們就來講下嵌入式LinuxC的基本知識點。

    一、基本開發(fā)環(huán)境

    Linux下C語言開發(fā)環(huán)境

    使用工具:程序生成工具GCC、程序調試工具GDB、工程管理工具為make和Makefile。開發(fā)流程:使用編輯工具編寫C語言源文件,然后編譯生成機器代碼為主的二進制可執(zhí)行程序。編譯流程:C語言經過編譯-匯編-鏈接,最終生成可執(zhí)行程序格式。可執(zhí)行程序包含兩部分內容:程序頭和程序主體。

    嵌入式C語言的開發(fā)環(huán)境

    程序的生成一般使用的是從x86到目標機的編譯工具,程序的開發(fā)工具是運行于x86機器上的可執(zhí)行程序,而是用開發(fā)工具生成的目標是以目標機器代碼為實體的映像文件或者可執(zhí)行程序,這個工程稱為“交叉編譯“。

    和普通Linux環(huán)境下開發(fā)相比,更需要掌握一些幾點:

    *庫函數和系統調用*C語言高級應用*C語言在嵌入式中的特殊語法(大小端,內存對齊等)*資源性能考慮(運行效率與存儲空間)

    二、基本開發(fā)工具

    Linux文本編輯工具VI

    主要這個掌握VI三種模式的切換:命令模式、文本輸入模式、和末行模式,以及VI編輯器的各種命令與操作。學習VIM的使用,編輯vimrc文件,gedit~./vimrc修改功能(比如顯示行數、顏色加亮等)。

    GCC程序開發(fā)工具

    GCC能完成從C、C++、Objective-C等源文件向運行在特定CPU硬件上的目標代碼的轉換。對于通用計算機,一般使用GCC生成x86的可執(zhí)行代碼;對于嵌入式開發(fā)系統使用交叉編譯的GCC,生成目標機可以運行的程序。

    利用GCC/G++生成應用程序可以分為以下四步:(1)預處理:生成.i文件(預處理器cpp)(2)編譯:將預處理后的文件轉換為匯編語言,生成.s文件(編譯器gcc)(3)匯編:由匯編代碼生成目標代碼,即機器代碼,生成.o文件(匯編器as)(4)鏈接:由各個文件的目標代碼,生成可執(zhí)行程序(鏈接器ld)這里涉及到另外一個知識點就是靜態(tài)鏈接庫和動態(tài)鏈接庫的生成。

    Make工程管理工具

    Makefile是一個決定怎樣編譯工程的文本文件,有一定的書寫規(guī)則。在工程更新的時候,使用GNU的make工具根據當前的Makefile對工程進行有選擇的編譯。

    自動生成Makefile的工具有autoconf、automake。其他的類似工具比如cMake等。

    GDB調試工具

    在使用GDB之前,需要對源程序增加-g編譯選項,此時編譯出來的程序包含需要調試的信息,可以利用GDB進行調試。主要使用的命令是run(開始運行程序)、break(設置斷點)、next(執(zhí)行一行且不進入函數)、step(進入函數)、continue(繼續(xù)程序運行)。

    調試分為本地GDB調試和遠程GDB調試,遠程GDB更適合嵌入式系統的調試手段,使用個目標機端的GDB服務器和主機端的GDB調試器完成調試工作。

    三、基本學習函數

    C語言標準庫函數

    (1)標準輸入/輸出類函數scanfprintfputchargetcharputcgetcputsungetc等。(2)字符處理及轉換函數isdigitisalphasprintstrncatstncpystrlenstrchrstrstrstrrevmemsetmemmovememcpymemcpy等。(3)數學計算類函數divacos/asinpowexplogceilabsfloorfmod等(4)數據結構和算法類函數bsearchlfindlsearchqsortrandsrand等(5)文件I/O操作類函數fopenfclosefgetcfputsfseekfwriteffush等(6)時間日期類函數clocktimegmttimemktimeasctime等(7)錯誤處理及工具函數clearerfeofperrorerrnoassertsetjmplongjmp等

    LinuxC中C語言的擴展庫函數

    (1)文件I/O操作函數openclosereadwritelseekioctlfcntlmmapdupcreate等(2)文件權限相關函數accesschownchmodutimeumasklinkstatunlink等(3)用戶操作函數getgid/setgidgetegid/setegidgeteuid/seteuid等(4)信號及進程類函數killraisealarmsignalgetpidforksleepexec_exit等

    四、C語言高級編程

    C語言運行過程中所使用的內存總體分為靜態(tài)存儲區(qū)和動態(tài)存儲區(qū)兩種。

    靜態(tài)存儲區(qū)

    C語言程序中靜態(tài)數據存儲區(qū)分為三類:只讀存儲器(RO)、已初始化讀寫數據區(qū)(RWData)、未初始化讀寫存儲器(BSS)。在程序運行初始化階段開辟,在運行過程中不會變化(大小和位置固定),程序退出時被系統回收。

    動態(tài)存儲區(qū)

    動態(tài)存儲區(qū)分為堆和棧兩類,在程序運行過程中動態(tài)分配(位置和大小動態(tài)變化),常見動態(tài)內存管理是棧內存從高地址向低地址分配,堆內存從低地址向高地址分配,一般來說堆使用鏈表實現,棧使用線性存儲方式。在C語言程序中,??臻g是由編譯器管理的,在程序中可以體現??臻g使用的例子是參數的傳遞、返回值的使用以及自動變量空間。一般來說如果??臻g是從高地址向低地址增長的。

    參數入棧的順序是:后面的參數在高地址處、前面的參數在低地址處。

    自動變量在棧空間,前面的變量放入棧的高地址,后面的自動變量放入棧的低地址。

    在函數退出時函數棧上的內容將被釋放。因此,自動變量的地址不可以作為函數返回值

    在C語言中,堆內存區(qū)域的分配和釋放是通過調用庫函數完成的,malloc、calloc、realloc、free4個庫函數實現堆內存的分配、釋放和管理。分配內存后要記得手動釋放,否則其資源是不會被系統回收的,會造成內存泄漏。同時指針被釋放后,指針應該被設置為NULL,避免野指針??偟膩碚f,棧內存是由編譯器分配和釋放,堆內存是由程序分配和釋放。

    函數指針的使用

    函數指針是一個指向函數的指針(本質上是一個代碼區(qū)的地址),而函數本身代表了算法,此時C語言的算法就可以通過指針的形式,像普通變量一樣被使用。函數指針可以作為一個結構體的成員,也可也作為一個參數傳遞給其他的函數,同樣也可以作為函數的返回值。

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