Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運行主要的UNIX工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
嵌入式系統(tǒng)專業(yè)是綜合了計算機硬件技術(shù)、計算機軟件技術(shù)以及電子電路技術(shù)的一門綜合學(xué)科，所涉及的內(nèi)涵和知識非常廣泛，包括：數(shù)字電路，模擬電路，計算機組成原理，單片機基礎(chǔ)，C語言基礎(chǔ)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編譯原理，計算機控制，計算機網(wǎng)絡(luò)等知識。
在真正學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)之前，首先要打好基礎(chǔ)。其中最重要的是C語言基礎(chǔ)、數(shù)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Linux C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(diào)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(jīng)過編譯-匯編-鏈接，最終生成可執(zhí)行程序格式?？蓤?zhí)行程序包含兩部分內(nèi)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(shù)和系統(tǒng)調(diào)用 * C語言高級應(yīng)用* C語言在嵌入式中的特殊語法(大小端，內(nèi)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(xué)習(xí)VIM的使用，編輯vimrc文件，gedit ~./vimrc修改功能(比如顯示行數(shù)、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(zhuǎn)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(tǒng)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(yīng)用程序可以分為以下四步：(1) 預(yù)處理：生成.i文件(預(yù)處理器cpp) (2) 編譯：將預(yù)處理后的文件轉(zhuǎn)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(jù)當(dāng)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(diào)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(diào)試的信息，可以利用GDB進行調(diào)試。主要使用的命令是run(開始運行程序)、break(設(shè)置斷點)、next(執(zhí)行一行且不進入函數(shù))、step(進入函數(shù))、continue(繼續(xù)程序運行)。
調(diào)試分為本地GDB調(diào)試和遠程GDB調(diào)試，遠程GDB更適合嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試手段，使用個目標機端的GDB服務(wù)器和主機端的GDB調(diào)試器完成調(diào)試工作。
三、 基本學(xué)習(xí)函數(shù)
C語言標準庫函數(shù)
(1) 標準輸入/輸出類函數(shù) scanf printf putchar getchar putc getc puts ungetc等。 (2) 字符處理及轉(zhuǎn)換函數(shù) isdigit isalpha sprint strncat stncpy strlen strchr strstr strrev memset memmove memcpy memcpy等。 (3) 數(shù)學(xué)計算類函數(shù) div acos/asin pow exp log ceil abs floor fmod等 (4) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法類函數(shù) bsearch lfind lsearch qsort rand srand等 (5) 文件I/O操作類函數(shù) fopen fclose fgetc fputs fseek fwrite ffush等 (6) 時間日期類函數(shù) clock time gmttime mktime asctime 等 (7) 錯誤處理及工具函數(shù) clearer feof perror errno assert setjmp longjmp等
Linux C中C語言的擴展庫函數(shù)
(1) 文件I/O操作函數(shù) open close read write lseek ioctl fcntl mmap dup create等 (2) 文件權(quán)限相關(guān)函數(shù) access chown chmod utime umask link stat unlink等 (3) 用戶操作函數(shù) getgid/setgid getegid/setegid geteuid/seteuid 等 (4) 信號及進程類函數(shù) kill raise alarm signal getpid fork sleep exec _exit等
四、 C語言高級編程
C語言運行過程中所使用的內(nèi)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(shù)據(jù)存儲區(qū)分為三類：只讀存儲器(RO)、已初始化讀寫數(shù)據(jù)區(qū)(RW Data)、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(tǒng)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(nèi)存管理是棧內(nèi)存從高地址向低地址分配，堆內(nèi)存從低地址向高地址分配，一般來說堆使用鏈表實現(xiàn)，棧使用線性存儲方式。 在C語言程序中，棧空間是由編譯器管理的，在程序中可以體現(xiàn)棧空間使用的例子是參數(shù)的傳遞、返回值的使用以及自動變量空間。一般來說如果棧空間是從高地址向低地址增長的。
參數(shù)入棧的順序是：后面的參數(shù)在高地址處、前面的參數(shù)在低地址處。
自動變量在?？臻g，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(shù)退出時函數(shù)棧上的內(nèi)容將被釋放。因此，自動變量的地址不可以作為函數(shù)返回值
在C語言中，堆內(nèi)存區(qū)域的分配和釋放是通過調(diào)用庫函數(shù)完成的，malloc、calloc、realloc、free4個庫函數(shù)實現(xiàn)堆內(nèi)存的分配、釋放和管理。分配內(nèi)存后要記得手動釋放，否則其資源是不會被系統(tǒng)回收的，會造成內(nèi)存泄漏。同時指針被釋放后，指針應(yīng)該被設(shè)置為NULL，避免野指針。 總的來說，棧內(nèi)存是由編譯器分配和釋放，堆內(nèi)存是由程序分配和釋放。
函數(shù)指針的使用
函數(shù)指針是一個指向函數(shù)的指針(本質(zhì)上是一個代碼區(qū)的地址)，而函數(shù)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(shù)指針可以作為一個結(jié)構(gòu)體的成員，也可也作為一個參數(shù)傳遞給其他的函數(shù)，同樣也可以作為函數(shù)的返回值。
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