学习笔记1

一、笔记
   第一章是书的引言部分，介绍了书的范围、Unix的历史、如何将Ubuntu Linux同时安装到Microsoft Windows中的virtual 虚拟机和VMware虚拟机上。还简单提到了unix/Linux常用命令、文件类型、文件系统组织等内容。我花了大概3小时来学习第一章，其中有很多内容比如虚拟机上的Linux、Linux命令等等，是我在大一时就接触到的，所有我很快就能回想起19年时在虚拟机上进行Linux编程的场景。但这本书上的内容更加深入、细致地谈到了Linux是怎样启动、工作的以及用户权限和安全性等问题。第一章的最后提到了sudo命令，我以前误以为sudo命令有启用超级用户的功能，直到看了书中17页的内容我才发现Ubuntu禁用了根或超级用户，sudo命令只是允许用户以超级用户的身份执行命令，执行完后用户进程将恢复到原来的级别。这明显是更加安全的。
   第二章首先介绍了几种Linux中的文本编辑器：vim、gedit、emacs。就我个人的使用体验而言，vim是功能最强大、可用性最好的一款。当然，刚开始接触vim时可能会有点不适应，但用着用着就会发现vim是真香。以下是我总结的用vim写c代码的步骤：
第一步： 在Linux桌面中键盘按 Ctrl + AIt + T 打开命令口终端
第二步： 输入命令 vi zjy.c 进入vi的命令行模式并创建一个文件名为“zjy.c” 的C文件
第三步： 输入命令 i （下方出现 --INSERT-- 的字符说明可以写C代码了)
第四步： 写C代码
第五步： 按 Esc 退出输入行模式，进入命令行模式（下方 --INSERT-- 消失）
第六步： 输入命令 :wq 退出并保存
第七步： 输入命令 ls 检查C文件是否创建并保存成功
第八步： 输入命令 gcc zjy.c -o zjy 编译zjy.c 文件并生成执行文件zjy
第九步： 输入命令 ./zjy 运行该文件

接着课本讲到了程序开发步骤：
（1）创建源文件
（2）用gcc把源文件转换成二进制可执行文件
c语言程序中的变量可分为全局变量、局部变量、静态变量、自动变量和寄存器变量。需要注意的是，全局变量在函数外定义。局部变量在函数内定义。全局变量具有唯一性，并且只有一个副本。静态全局变量仅对定义他们的文件可见。非静态全局变量则对同一程序的所有文件都可见。默认情况下，局部变量是自动变量，他们在函数调用时出现，按逻辑在函数退出时消失。静态局部变量具有永久性和唯一性。这是课本中总结得非常全面的。
（3）gcc是一个程序，它主要保护三个步骤：
第一步：将c源文件转换为汇编代码文件
xx.c —> xx.s
第二步：把汇编代码转换为目标代码（通常是二进制代码）。
xx.s -> xx.o
写到这时我脑海里突然灵光一闪，现代计算机有没有其他进制的代码？带着这个疑问我查阅了相关资料，其中比较有名的是前苏联制作的三进制计算机。二进制只有0和1两种状态，0代表假、1代表真。而三进制有-1、0、1三种状态，分别表示假、不确定、真。有了-1的存在计算机表示负数就更加简洁。当然这两者的区别还有很多，维基百科和一些视频资料还提到了三进制计算机比二进制计算机在AI领域有更好的发展前景，但其中涉及很多我不了解的知识，所以就没再深究。

第三步：链接
调用链接器，链接器将所有的.o文件和必要的库函数组合成单一的二进制可执行文件。

关于a.out：
我们都知道默认的二进制可执行文件名为a.out，但对其内容几乎没有了解。书中第页讲到，a.out的内容包括4个部分：
（1）文件头：包含a.out文件的加载信息和大小
（2）代码段：也叫正文段，代码段从标准c启动代码crt0.o开始
（3）数据段
（4）符号表
程序终止：
我们可通过两种方法来终止正在执行a.out的进程
1、正常终止：如果程序执行成功，main最终会返回到crt0.o调用库函数exit（0）来终止进程。
2、异常终止：进程遇到错误时，按下“ctrl+c”或使用命令：
Kill - s signal_number pid

第二章的后半部分讲到了c语言结构体、链表处理、树二叉树等内容，这些知识点在大二上的《数据结构》课程中都细讲过。我浏览了两遍，基本上都是我已经掌握的内容，少数遗忘的部分我也很快就回想起来。

二、知识点归纳以及自己最有收获的内容
知识点:
（1）unix/linux常用命令
ls：ls dirname：列出CWD或目录的内容
cd dirname：更改目录
pwd：打印CWD的绝对路径名
touch filename：更改文件名时间截
cat filename：显示文件内容
cp src dest：复制文件
mv src dest：移动或重命名文件
mkdir dirname：创建目录
rmdir dirname：移除目录
In oldfile newfile：在文件之间创建链接
find：搜索文件
grep：搜索文件中包含模式的行
ssh：登录到远程主机、
gzip filename：将文件压缩为.gz文件
gunzip file.gz：解压.gz文件
tar -zcvf file.tgz：从当前目录创建压缩tar文件
tar -zxvf file.提供者：从.tgz文件中解压文件
man：显示在线手册

（2）Sudo命令：
执行命令时临时将用户进程提升到超级用户级别。完成命令执行后，用户进程将恢复到原来的特权级别。

（3）Vim的3中操作模式：
命令模式：用于输入命令
插入模式：用于输入和编辑文本
末行模式：用于保存文件并退出

（4）a.out文件内容
文件头：包含a.out文件的加载信息和大小
代码段：包含程序的可执行代码
数据段：包含初始化全局变量和初始化静态数据
符号表：仅为运行调试所需

（5）c语言结构体
c语言结构体类型由struct关键字定义。
Next：指向下一个节点结构体的指针
Key：一个整数
Name：一个由64个字符组成的数组
此类结构体可定义为：
Sruct node{
Struct node *next：
Int key：
Char name[64]:
}
Struct node可作派生类型来定义该类型的变量。
注：定义c语言结构体时，该结构体的每个字段都必须具有一个编译器已知的类型，但自引用指针除外。一个结构体的大小可以由sizeof（struct type)确定。

（6）链表
Typedef struct node{
Struct node *next；
Int value；
Char name[]；
}NODE；
链表是一种由一系列节点组成的数据结构，这些节点通过节点的next指针链接在一起，即每一个节点的next指针指向列表中的下一个节点。

（7）树和二叉树
最简单的树是二叉树，其每个节点都有两个指针，分别是左指针和右指针。
Typedef sruct node{
Int key；
Struct node *left；
Struct node *right；
}NODE；
二叉树的遍历算法：
先序遍历：node;node.left;node.right
中序遍历：node.left;node;node.right
后序遍历：node.left;node.right.node
深度优先（DF）
广度优先（BF）

最有收获的内容：
  这两章我最有收获的内容是Linux的文件系统组织。以前在编写完程序后，文件夹里会出现命名为bin、lib、dev等的文件夹，我并不知道这些文件夹是干什么的？有什么作用？他们的内容是什么？而书中的15页讲到了这一块，让我清楚不同的文件夹的的内容。例如bin（普通用户命令）、dev（设备文件）、lib（链接库）、sbin（超级用户命令）。文件类型分为目录文件和非目录文件。另外我还了解到超级用户命令的启用方法、过程，这让我对Linux文件系统、编程过程有了更加深入的了解。

·创建一个文件的过程:
在命令行输入命令：
$ who > userlist
当完成这个命令时，文件系统中增加了一个存放命令who输出内容的新文件userlist。
文件主要有属性、内容以及文件名三项。内核将文件内容存放在数据区，文件属性存放在i-节点，文件名存放在目录中。
创建成功一个文件主要有以下四个步骤：
1、存储属性
也就是文件属性的存储，内核先找到一块空的i-节点。例如，内核找到i-节点号921130。内核把文件的信息记录其中。如文件的大小、文件所有者、和创建时间等。
2、存储数据
即文件内容的存储，由于该文件需要3个数据块。因此内核从自由块的列表中找到3个自由块。如600、200、992，内核缓冲区的第一块数据复制到块600，第二和第三分别复制到922和600.
3、记录分配情况
数据保存到了三个数据块中，所以必须要记录起来，以后再找到正确的数据。分配情况记录在文件的i-节点中的磁盘序号列表里，这3个编号分别放在最开始的3个位置。
4、添加文件名到目录
新文件的名字是userlist 内核将文件的入口(47,userlist)添加到目录文件里。文件名和i-节点号之间的对应关系将文件名和文件和文件的内容属性连接起来，找到文件名就找到文件的i-节点号，通过i-节点号就能找到文件的属性和内容。

3、问题与解决思路
问题1：为什么Linux系统没有windows那种直观、高效的面向对象的图形用户界面，却深受程序开发者的喜欢？
解决思路：因为我最早接触的系统是Windows，所以觉得Windows系统这种面向对象的用户界面和开发环境模拟了现实世界的行为，已于学习、理解和使用。就现在来看，我对Linux系统的接触还不够深入，但我已经逐渐体会到了Linux系统在软件支持、开源、安全性上的优势。所以要回答这个问题，我可以考虑请教一些有经验的程序员，问他们使用不同系统的编程感受，但我想，随着我对Linux的深入使用，我会慢慢有答案。

问题2：windows中可以使用任务管理器来查看当前的用户进程，并进行暂停、终止等操作。Linux系统也有类似任务管理器的功能吗？如何使用？
解决思路：通过查阅相关资料，我找到了linux 查看任务管理器,LINUX查看进程的4种方法。
第一种：
ps aux

ps命令用于报告当前系统的进程状态。可以搭配kill指令随时中断、删除不必要的程序。ps命令是最基本同时也是非常强大的进程查看命令，使用该命令可以确定有哪些进程正在运行和运行的状态、进程是否结束、进程有没有僵死、哪些进程占用了过多的资源等等，总之大部分信息都是可以通过执行该命令得到的。

a：显示当前终端下的所有进程信息，包括其他用户的进程。

u：使用以用户为主的格式输出进程信息。

x：显示当前用户在所有终端下的进程。

第二种：
ps -elf

-e：显示系统

-l：使用长(long)格式显示进程信息。

-f：使用完整

第三种：
top

以全屏交互式的界面显示进程排名，及时跟踪包括CPU、内存等系统资源占用情况，默认情况下每三秒刷新一次，其作用基编程客栈本类似于Windows系统中的任务管理器。

Tasks(系统任务)信息：total，总进程数；running，正在运行的进程数；sleeping，休眠的进程数；stopped，中止的进程数；zombie，www.cppcns.com僵死无响应的进程数。

CPU信息：us，用户占用；sy，内核占用；ni，优先级调度占用；id，空闲CPU；wa，I/O等待占用；hi，硬件中断占用；si，软件中断占用；st，虚拟化占用。了解空闲的CPU百分比，主要看%id部分。

Mem(内存)信息：total，总内存空间；used，已用内存；free，空闲内存；buffers，缓存区域。

Swap(交换空间)信息：total，总交换空间；used，已用交换空间；free，空闲交换空间；cached，缓存空间。

第四种：
pstree -aup

以树状图的方式展现进程之间的派生关系，显示效果比较直观。

-a：显示每个程序的完整指令，包含路径，参数或是常驻服务的标示；

-c：不使用精简标示编程客栈法；

-G：使用VT100终端机的列绘图字符；

-h：列出树状图时，特别标明现在执行的程序；

-H：此参数的效果和指定"-h"参数类似，但特别标明指定的程序；

-l：采用长列格式显示树状图；

-n：用程序识别码排序。预设是以程序名称来排序；

-p：显示程序识别码；

-u：显示用户名称；

问题3：为什么在某些环境中 who am i 和 who mom likes 命令不会输出任何内容？
解决思路：这个问题我问了几位同学，目前还没有得到确定的回答。我在思考会不会是当前使用的用户和登录时的用户不一样导致的。

问题4：Linux下如何获取root权限？
解决思路：开始我以为第一次创建的用户就是root用户，直到我发现部分命令不能正确执行。然后我通过百度搜索到几种方法：在命令前目加上sudo，这是一种非永久性获取root权限的方法，仅对这行命令有效。或者在终端输入sudo su，以root身份登陆到终端，

四、实践内容
（1）使用Linux编程
1、输入命令 vi zjy.c 进入vi的命令行模式并创建一个文件名为“zjy.c” 的C文件。
2、输入命令i，开始编写代码。

3、按 Esc 退出输入行模式，进入命令行模式（下方 --INSERT-- 消失）。
4、输入：wq退出并保存。
5、输入命令 ls 检查C文件是否创建并保存成功

6、输入命令 gcc zjy.c -o zjy 编译zjy.c 文件并生成执行文件zjy
7、输入：./zjy，执行程序

（2）tree指令

（3）file命令：查看文件格式
Od命令：od - tc -tx4 +文件名