C++培訓之Linux C/C++工程師需掌握的7項技能

（一）C語言
作為一名C程序員，熟練掌握C語言是最基本的一項技能。關于如何學好C語言，以及C語言話題的討論，網(wǎng)上有很多經(jīng)典的文章。很多人工作一段時間以后都自認為自己的C語言水平已經(jīng)很高了?？蓪嶋H在工作中，接觸的東西也多了，開源項目多了以后，才發(fā)現(xiàn)自己的C語言能力太一般了。宏函數(shù)千變?nèi)f化的寫法，指針百花繚亂的用法…等等。寫代碼時，應常常問自己：這個行為是C語言規(guī)范定義的嗎？如果是，是C89還是C99？我現(xiàn)在用的編譯器支持嗎？如果不是C語言規(guī)范定義的，那么在程序運行的這個平臺，行為是確定的嗎？所以建議大家平時可以多想想這些問題，查查資料，相信一定會對C語言有更深的理解。

（二）UNIX/Linux系統(tǒng)編程
在UNIX/Linux系統(tǒng)上開發(fā)程序，掌握系統(tǒng)編程API是必不可少的技能。而這方面的經(jīng)典書籍都是一些大部頭的英文著作，讓人望而生畏。首先可以先找一本口碑不錯的中文書先看一下，了解一下都有哪些種類的API。這樣以后用到時，再去精讀經(jīng)典英文著作里的相關章節(jié)，或是查man手冊。此外，如果有時間，可以學習一下經(jīng)典的開源項目，了解這些開源項目是如何使用這些API的。舉個例子，Redis是很多人推薦的一個很不錯的學習C語言的開源項目。在閱讀代碼時，會看到保存數(shù)據(jù)到文件時會用到fsync函數(shù)，再去深入地了解一下這個函數(shù)的作用。這樣比單純地去看那些著作效果要好很多。

（三）網(wǎng)絡編程及相關知識
關于網(wǎng)絡方面，以下三點是必會的技能：
a）網(wǎng)絡協(xié)議。在日常的工作中，大家接觸和使用最多的無疑是TCP/IP協(xié)議族。此外，由于工作領域不同，也可能用到其它的協(xié)議。比方說，做電信相關的程序開發(fā)，平時可能接觸SCTP協(xié)議會更多一些。對于這些協(xié)議，掌握最基本的知識是必須的，其它的邊邊角角知識可以等到用時再查。舉例來說，TCP協(xié)議的“三次握手”，“四次揮手”，“TIME-WAIT狀態(tài)”這些基本的知識點要弄明白，其它的邊角知識學完老不用忘得也快，還是用時google一下效率更高。
b）Socket編程。Socket編程的經(jīng)典書籍一點不比講系統(tǒng)編程的書薄，所以可以選一本相對薄點，口碑不錯的精讀一下，這樣基本就掌握的百分之五、六十了。另外有時間還是看一下經(jīng)典的開源代碼。這里還拿Redis舉例，Redis里關于處理網(wǎng)絡連接和通信的代碼量不大，而且基本涵蓋了所有常見的UNIX平臺，看完以后一定受益匪淺。
c）協(xié)議分析工具。TCPdump、snoop（Solaris平臺工具）、wireshark等這些工具不僅能幫助我們抓取數(shù)據(jù)包，還能分析數(shù)據(jù)包，這對debug網(wǎng)絡程序有非常大的幫助。所以，我們至少要掌握這些工具最常用的功能。此外，對于開放源代碼的工具，我們更是可以從代碼中學到很多知識。舉例來說，做短信相關的項目，可以從wireshark的分析短信協(xié)議的代碼里學到很多東西，這可以幫助開發(fā)者對短信協(xié)議有了更清晰的理解。

（四）腳本編程能力
一提到腳本編程，大家首先想到的可能就是Bash shell腳本編程了。不錯，在Unix/Linux上，Bash shell也許就是用的最廣泛的腳本編程語言。應用開發(fā)工程師主要用Bash shell做兩個方面的工作：a）用于編寫監(jiān)控服務腳本；b）寫一些簡單的單元測試腳本，比如循環(huán)發(fā)一些命令，等等。但是Bash shell的功能遠遠要比這些強大。一些高手用Bash shell編程語言寫出了很好玩的游戲，也有人做出了很cool的網(wǎng)絡應用。所以建議大家有興趣可以多了解一下Unix/Linux的這層“殼”。當然，你也可以選擇學習Python、Perl、Ruby等。不過相比這些語言，Bash shell至少你不用自己去安裝，而且它能做的事同樣很強大。

（五）操作系統(tǒng)及CPU體系結構
也許有一天，你會碰到這樣的情景：你的程序在Solaris上會發(fā)生core dump，在Linux上卻運行的好好的。經(jīng)過一番艱苦的debug，最后得到的原因是兩種操作系統(tǒng)對線程的調(diào)度策略不一樣，這會使一個對全局變量沒有加鎖就訪問的bug在Linux上很難出現(xiàn)。所以你需要盡可能地去了解你使用的操作系統(tǒng)，這樣無論對寫程序還是debug都會有很大的幫助。比如，你需要了解進程的內(nèi)存布局，這樣你就知道棧和堆到底在內(nèi)存的哪段空間，為什么內(nèi)存寫越界有時會core dump，有時沒事。
除了操作系統(tǒng)，了解CPU的體系結構也是一門必修課。比方說，SPARC CPU要求字節(jié)對齊，而X86 CPU則沒有這個要求。又比如SPARC CPU是大端模式，而X86 CPU是小端模式，這就要求你對像位域這樣的定義要格外小心。你還要了解你使用的CPU的匯編語言，至少能大概看懂。因為有些時候，當你從C代碼中找不出bug的原因時，就需要你“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，從匯編代碼層面看看到底發(fā)生了什么。

（六）編譯器和調(diào)試器
“工欲善其事，必先利其器”。編譯器負責把源代碼生成可執(zhí)行文件，而調(diào)試器則是在程序出現(xiàn)bug時，用來“降妖除魔”的不二神器。以大家最熟悉的gcc和gdb為例子。
gcc有很多編譯選項，除了要熟悉像-O，-g這些最基本的選項，建議大家可以多了解一些其它不常見的選項。因為這些選項很可能幫助我們找到程序的一些bug。舉個例子，在比較新的gcc版本里，增加了-fstack-protector這個選項，而它可以幫助我們檢查到緩沖區(qū)溢出這種bug。此外，你還可能碰到這種情況，一個bug總是發(fā)生在程序優(yōu)化后的版本，而不會出現(xiàn)在沒經(jīng)過優(yōu)化的版本。所以，多了解你的編譯器，你就可以更好地了解你的程序是如何生成的。
一個程序員不可能不碰到bug，而這個時候，調(diào)試器就是最好的工具。可以說，在遇到bug時調(diào)試技巧和手段是否豐富是衡量一個程序員的能力和水平的重要參考。除此以外，gdb另一個重要用途就是分析程序的core dump文件。程序的core dump文件好比一樁刑事案件的“犯罪現(xiàn)場”，而gdb則是刑偵官員用來在現(xiàn)場提取線索的工具。對gdb越熟悉，就越能從core dump文件提取有價值的信息，也就越有助于我們定位到程序bug的“root cause”。

（七）DTrace/SystemTap
DTrace是由Sun的幾位才華橫溢的工程師開發(fā)的，最開始只支持Solaris操作系統(tǒng)，現(xiàn)在FreeBSD和Mac OS X也都支持了。Linux上類似的工具有SystemTap，也有人把DTrace移植到Linux上，不過效果似乎并不好。簡單地說，DTrace可以幾乎不會在對整個系統(tǒng)有任何性能影響下，讓你了解你的程序所發(fā)生的一切。這對分析程序的熱點（“Hot spot”），了解程序的執(zhí)行流程，定位程序bug都有很大的幫助。有些時候，DTrace可能是你唯一的工具。舉例來說，有個程序只發(fā)生在生產(chǎn)環(huán)境，而在實驗室環(huán)境無法復現(xiàn)（當然，理論上任何bug都可以復現(xiàn)，只是我們沒有找到復現(xiàn)條件。）。你不可能在你懷疑的代碼打上斷點，然后用gdb去調(diào)試。這時你只能借助于DTrace，通過它去了解程序到底是如何運行的，當時的變量值是什么。此外，DTrace還可以幫你了解操作系統(tǒng)的kernel，這會滿足很多geek的好奇心。

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作者：傳智播客C/C++培訓學院
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