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1、计算机基础与编程环境

1.1 在Linux系统终端中使用mkdir、cp、rm、mv等命令新建、复制、删除、移动文件或目录

在Linux系统终端中，可以使用一些常用的命令来新建、复制、删除、移动文件或目录。以下是这些命令的用法：

  • mkdir：创建一个新的目录

语法：mkdir [选项] 目录名

示例：mkdir testdir

  • cp：复制文件或目录

语法：cp [选项] 源文件/目录 目标文件/目录

示例：cp file1.txt file2.txt（复制文件） cp -r dir1 dir2（复制目录）

  • rm：删除文件或目录

语法：rm [选项] 文件/目录

示例：rm file.txt（删除文件） rm -r testdir（删除目录及其子目录和文件）

  • mv：移动或重命名文件或目录

语法：mv [选项] 源文件/目录 目标文件/目录

示例：mv file1.txt file2.txt（重命名文件） mv file.txt testdir/（移动文件到指定目录） mv dir1 dir2（重命名或移动目录）

以上是这些命令的基本用法，更多选项和用法可以通过在终端中输入相应的命令加上-h或--help选项来查看帮助文档。

1.2 在Linux系统终端中使用cd、pwd、ls等命令更改、显示目录路径和查看目录中的文件

在Linux系统终端中，可以使用一些常用的命令来更改、显示目录路径和查看目录中的文件。以下是这些命令的用法：

  • cd：更改当前目录

语法：cd 目录路径

示例：cd /home/user（进入用户目录） cd ..（返回上级目录） cd -（返回上一个目录）

  • pwd：显示当前目录路径

语法：pwd

示例：pwd（显示当前目录路径）

  • ls：列出目录中的文件

语法：ls [选项] [目录]

示例：ls（列出当前目录中的文件） ls /home/user（列出指定目录中的文件） ls -l（列出文件详细信息） ls -a（列出所有文件，包括隐藏文件）

1.3 在Linux系统下使用Gedit、Vim或Emacs等文本编辑工具编写代码

在Linux系统下，可以使用一些常用的文本编辑器工具来编写代码，例如 Gedit、Vim 和 Emacs。以下是这些工具的简单介绍：

  • Gedit：Gedit 是 Linux 系统中的一个简单易用的文本编辑器，可用于编写各种类型的文件，包括代码文件。它提供了基本的文本编辑功能，如语法高亮、自动缩进和代码折叠等。

在 Ubuntu 系统中，可以使用以下命令安装 Gedit：

sudo apt-get update sudo apt-get install gedit

  • Vim：Vim 是一个强大的文本编辑器，可以用于编写各种类型的文件，包括代码文件。它支持多种编辑模式，并提供了一些高级功能，如宏、自动完成和插件等。

在 Ubuntu 系统中，可以使用以下命令安装 Vim：

sudo apt-get update sudo apt-get install vim

  • Emacs：Emacs 是一个功能强大的文本编辑器，可用于编写各种类型的文件，包括代码文件。它提供了多种编辑模式和高级功能，如多窗口编辑、代码折叠和插件等。

在 Ubuntu 系统中，可以使用以下命令安装 Emacs：

sudo apt-get update sudo apt-get install emacs

以上是这些工具的简单介绍，它们都可以用于编写代码文件，选择合适的工具根据自己的喜好和需求即可。

1.4 熟悉g++、gcc等编译器以及优化、数学库等常见编译选项

1.g++：g++ 是 GNU C++ 编译器，可用于编译 C++ 程序。它基于 gcc，因此也支持大多数 gcc 的编译选项。

常见的编译选项包括：

  • -c：只编译不链接，生成目标文件；
  • -o：指定输出文件名；
  • -g：生成调试信息；
  • -Wall：开启所有警告信息；
  • -O：优化选项，包括 -O1、-O2 和 -O3 等级别，级别越高优化越强；
  • -I：指定头文件路径；
  • -L：指定库文件路径；
  • -l：链接库文件。

2.gcc：gcc 是 GNU C 编译器，可用于编译 C 程序。它也支持大多数 g++ 的编译选项，但不支持一些 C++ 特有的选项。

常见的编译选项与 g++ 类似，包括：

  • -c：只编译不链接，生成目标文件；
  • -o：指定输出文件名；
  • -g：生成调试信息；
  • -Wall：开启所有警告信息；
  • -O：优化选项，包括 -O1、-O2 和 -O3 等级别，级别越高优化越强；
  • -I：指定头文件路径；
  • -L：指定库文件路径；
  • -l：链接库文件。

除了编译选项，还有一些常用的数学库和优化选项可用于编译 C++ 或 C 程序：

  1. 数学库：常用的数学库包括 math.h 和 cmath。使用这些库可以方便地进行各种数学运算，如三角函数、指数函数、对数函数、幂函数等。

  2. 优化选项：编译选项中的 -O 选项可以用于优化程序的性能和大小。除此之外，还有一些优化选项可用于进一步优化程序，例如：

  3. -funroll-loops：展开循环，减少循环开销；

  4. -finline-functions：内联函数，减少函数调用开销；
  5. -fomit-frame-pointer：省略帧指针，减少栈空间开销。

​ 以上是一些常见的编译器选项，使用不同的选项可以达到不同的编译效果。具体使用时需要根据程序需求和系统环境进行选择。

1.5 在Linux系统终端中运行程序，并使用time命令查看程序用时

​ 在 Linux 系统中，可以使用终端来运行程序，并使用 time 命令来查看程序的用时。time 命令可以用于测量程序的运行时间、CPU 时间和系统资源使用情况。

以下是在 Linux 终端中运行程序并使用 time 命令查看程序用时的步骤：

  1. 打开终端并进入程序所在的目录。

  2. 编译程序。使用编译器（如 g++ 或 gcc）将源代码编译成可执行文件。例如，如果程序的源代码文件名为 main.cpp，可以使用以下命令编译程序：

  3. g++ -o program main.cpp

这将生成一个名为 program 的可执行文件。

  1. 运行程序。使用以下命令运行程序：
Text Only
1
./program
  1. 查看程序用时。在终端中输入以下命令：
Text Only
1
time ./program

这将运行程序，并在程序结束后输出程序的运行时间、CPU 时间和系统资源使用情况。

输出结果中的三个时间分别为：

  • 实际时间（real）：程序从开始运行到结束的实际时间。
  • 用户 CPU 时间（user）：程序在用户空间运行的 CPU 时间。
  • 系统 CPU 时间（sys）：程序在内核空间运行的 CPU 时间。

输出结果中还包括程序的退出状态码和最大内存使用量等信息。

​ 注意，在使用 time 命令时，命令名和程序名之间需要加上空格。另外，time 命令并不是 Linux 系统默认安装的命令，如果系统中没有安装 time 命令，需要先安装它才能使用。在大多数 Linux 发行版中，time 命令通常包含在 GNU Coreutils 软件包中。可以使用以下命令来安装 GNU Coreutils：

C++
1
sudo apt-get install coreutils

或者，如果使用的是其他 Linux 发行版，可以根据具体情况使用相应的软件包管理器来安装 Coreutils。

1.6 了解调式工具gdb及其break、display、continue、step等命令

GDB是一款常用的调试工具，可以用于跟踪程序的运行过程，分析程序出现的问题。以下是关于GDB及其一些常用命令的介绍：

1.基本用法

使用GDB进行调试时，需要在编译程序时添加-g选项，以便生成调试信息。例如，在使用g++编译C++程序时，可以使用以下命令：

Text Only
1
g++ -g -o program program.cpp

这将生成一个名为program的可执行文件，并在其中嵌入调试信息。

要使用GDB调试程序，可以在终端中运行以下命令：

Text Only
1
gdb program

这将启动GDB，并在GDB提示符下等待用户输入命令。可以使用quit命令退出GDB。

2.设置断点

设置断点是GDB中最常用的命令之一。断点是指在程序中某个位置暂停程序的执行，以便进行调试。使用break命令可以在程序中设置断点。例如，要在程序的第10行设置断点，可以使用以下命令：

Text Only
1
break 10

这将在程序的第10行设置一个断点。在程序执行到该位置时，程序将停止执行，GDB将显示出当前的执行状态。

3.显示变量值

使用display命令可以在调试过程中显示变量的值。例如，要显示一个名为x的变量的值，可以使用以下命令：

Text Only
1
display x

这将在每次停止程序时显示变量x的值。

4.继续执行程序

使用continue命令可以让程序继续执行。例如，在程序停止执行时，可以使用以下命令继续执行程序：

Text Only
1
continue

这将让程序继续执行直到下一个断点或程序结束。

5.单步执行

使用step命令可以单步执行程序。例如，在程序停止执行时，可以使用以下命令单步执行程序：

Text Only
1
step

这将让程序执行一条语句并停止，GDB将显示出当前的执行状态。

6.其他命令

除了以上命令，GDB还提供了许多其他有用的命令，例如：

  • run：启动程序并开始调试。
  • next：执行当前行并停止在下一行，但是不会进入函数内部。
  • finish：执行当前函数直到返回，并停止在函数调用的下一行。
  • watch：设置一个监视点，当监视的变量的值发生改变时，程序会停止执行。

​ 总之，GDB是一个非常强大的调试工具，提供了许多有用的命令，可以帮助开发者快速定位程序中的问题。在实际开发中，熟练掌握GDB的使用方法是非常有必要的。

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