Linux C/C++开发核心技术（基于GNU工具链）最新培训目录

一、课程介绍

二、课程对象

三、核心知识点模块（按技能体系划分，贴合最新技术需求）

模块一：GNU编译器系列（GCC）核心应用与进阶

• GNU编译器系列（GCC）概述与生态定位（支持的语言、跨平台特性、与Clang的对比）
• GCC发展历史与版本特性（主流稳定版本特性、长期支持版本选择）
• GCC编译四阶段深度解析（预处理、编译、汇编、链接各阶段核心任务与输出）
• 编译器中断与异常处理（编译过程中断场景、错误定位与解决方案）
• C程序编译实操（单文件/多文件编译、目标文件与可执行文件生成）
• 预处理器核心功能（宏定义、文件包含、条件编译的灵活应用）
• 预定义处理器符号（内置宏的使用场景、自定义宏的规范）
• 编译警告与语言扩展（警告等级配置、GCC扩展语法适配与兼容性处理）
• 编译优化策略（O0-O3优化等级区别、针对性优化场景与实操）
• 链接过程详解（静态链接与动态链接原理、符号解析与重定位）

模块二：使用Make构建自动化编译系统

• make工具简介与企业级应用场景（自动化构建优势、多平台编译适配）
• make工作原理（依赖关系解析、增量编译机制、执行流程）
• Makefile规则语法核心（目标、依赖、命令的编写规范与格式要求）
• 基础Makefile编写实操（单文件/多文件项目入门案例）
• 进阶Makefile优化（依赖链完善、冗余命令精简、可读性提升）
• make隐含规则与模式规则（常用隐含规则应用、自定义模式规则）
• 极简Makefile实战（核心规则提炼、小型项目快速构建方案）
• Makefile变量管理（普通变量、递归变量、简单变量的定义与使用）
• 自动变量应用（$@、$^、$<等自动变量的场景化使用，简化规则编写）
• 特殊目标与伪目标（.PHONY目标定义、常用伪目标（all、clean、install）配置）

模块三：GNU C库（glibc）与系统调用

• Linux系统库目标与分类（系统库、应用库、第三方库的区别与依赖关系）
• 库标准规范（POSIX标准适配、ISO C标准与glibc的兼容性）
• GNU C库（glibc）核心特性（功能模块、版本迭代、容器化环境适配）
• 库函数与系统调用的区别与关联（调用链路、权限差异、性能对比）
• 系统调用实操（常用系统调用接口使用、参数校验与返回值处理）
• errno错误处理机制（errno变量含义、错误码解析、自定义错误处理）
• strace工具应用（系统调用跟踪、故障定位、调用性能分析）

模块四：程序参数解析与环境管理

• Linux程序启动流程（内核加载、参数传递、环境初始化）
• 命令行参数处理（argc/argv结构解析、位置参数获取）
• getopt()函数应用（短选项解析、选项参数处理）
• getopt_long()函数进阶（长选项解析、混合选项处理实操）
• 程序运行环境（环境变量的含义、继承特性、常用环境变量）
• 环境变量操作（getenv、setenv、unsetenv函数实操与安全规范）
• 程序退出机制（正常退出与异常退出、exit()与_exit()的区别）
• 退出处理程序注册（atexit()、on_exit()函数应用，资源释放场景）

模块五：静态库与共享库构建与管理

• 库的核心价值（代码复用、模块化开发、接口隐藏、部署效率优化）
• 静态库与共享库（动态库）特性对比（加载机制、占用空间、更新成本、兼容性）
• 静态库优势与适用场景（部署便捷性、运行效率、离线环境适配）
• 共享库优势与适用场景（内存节省、热更新支持、多程序共享依赖）
• 静态库构建实操（ar工具使用、索引生成、静态库打包规范）
• 静态库使用（编译链接配置、依赖库顺序、静态链接常见问题解决）
• 共享库构建实操（编译参数配置、SONAME设置、版本管理规范）
• 共享库使用（动态链接配置、运行时依赖加载）
• 共享库系统级管理（ldconfig工具应用、库缓存更新、库路径配置）
• 库路径配置（LD_LIBRARY_PATH环境变量、系统库路径、自定义库路径适配）
• ld链接器配置（链接脚本基础、符号导出与隐藏配置）

模块六：时间函数与计时器应用

• Linux时间基准（Unix时间戳、纪元时间起点、时区机制）
• 核心时间数据类型（time_t、tm、struct timespec等类型解析）
• 系统时间获取（time()、gettimeofday()、clock_gettime()函数实操）
• time_t与人类可读时间转换（localtime()、gmtime()函数应用）
• tm结构与字符串转换（strftime()、strptime()函数格式化与解析）
• 进程时间统计（clock()函数、进程用户态/内核态时间获取）
• 时间计算算法（时间差计算、日期加减、超时判断逻辑）
• 高精度计时器应用（高分辨率时钟配置、短时延场景计时实操）
• 实时时钟（RTC）原理与访问接口（硬件时钟与系统时钟同步）

模块七：Linux进程管理与调度

• 进程核心概念（进程标识PID、进程状态、进程控制块（PCB））
• 进程关系（父子进程、兄弟进程、进程组与会话管理）
• 子进程创建（fork()、vfork()函数原理与实操，写时复制机制）
• 程序替换（execve()及其封装函数（execl、execv等）应用场景）
• 子进程等待与回收（wait()、waitpid()函数实操，僵尸进程处理）
• 精准等待机制（按PID/进程组等待、状态掩码匹配、非阻塞等待）
• 进程优先级调整（nice值与renice命令、优先级范围与调度影响）
• 实时进程调度（实时优先级配置、SCHED_FIFO/SCHED_RR调度策略）

模块八：内存操作与管理

• 动态内存分配与释放（malloc、calloc、realloc、free函数实操与安全规范）
• 内存对齐原理与应用（对齐规则、__attribute__((aligned))配置、性能影响）
• 内存锁定（mlock、mlockall函数应用，防止内存换出场景）
• 内存操作函数（memcpy、memset、memcmp、memchr函数高效使用）
• 内存泄漏与越界问题排查（常见问题场景、预防与检测技巧）

模块九：Linux程序调试与性能分析

• 程序运行行为分析（日志打印规范、运行轨迹跟踪方法）
• 源代码级调试核心（GDB调试原理、调试信息生成配置）
• GDB调试入门（启动调试、断点设置、单步执行、变量查看）
• GDB进阶操作（内存检查与修改、寄存器查看、函数调用栈跟踪）
• 调试信息库管理（调试符号剥离与保留、debuginfo包应用）
• 运行中进程调试（GDB附加进程、在线调试与故障定位）
• 系统崩溃调试（core dump文件生成与分析、崩溃原因定位）
• 专用调试库应用（ElectricFence内存越界检测实操）
• Valgrind工具套件（内存泄漏检测、内存错误定位、性能分析）
• 程序性能剖析（gprof工具应用、函数执行耗时统计与优化方向）

模块十：基本文件IO操作

• 标准IO与系统调用IO区别（缓冲机制、接口差异、性能对比）
• 标准IO流操作（fopen/fclose打开与关闭、流权限配置）
• 标准IO输入输出函数（fread/fwrite、fgetc/fputc、fgets/fputs实操）
• 标准IO流状态与错误处理（ferror、feof函数应用、错误信息获取）
• 流文件定位（fseek、ftell、rewind函数应用，随机访问实操）
• 标准IO缓冲机制（全缓冲、行缓冲、无缓冲配置与优化）
• 临时文件与废弃文件管理（tmpfile、tmpnam函数应用，安全规范）
• 文件描述符操作（open/close打开与关闭、文件权限与标志配置）
• 文件描述符IO函数（read/write函数实操、返回值处理与异常场景）
• 文件描述符重定向（dup/dup2函数应用、标准输入输出重定向）
• 流与文件描述符转换（fileno、fdopen函数应用）
• 实操案例：基于ANSI IO与POSIX IO实现cat命令

模块十一：管道通信机制

• 管道核心概念（半双工通信、匿名管道与命名管道区别）
• 标准IO管道（popen/pclose函数应用、单向通信实操）
• popen/pclose实战（命令执行结果获取、父子进程通信场景）
• 系统调用管道（pipe()函数原理、父子进程管道通信实现）
• pipe()函数实操（数据读写、管道阻塞与非阻塞配置）
• 命名管道（FIFO）原理（文件系统节点特性、跨进程通信支持）
• 命名管道实操（mkfifo创建、读写操作、多进程通信场景）

模块十二：信号管理与处理

• 信号核心概念（信号定义、信号来源、默认处理动作）
• 信号阻塞与状态检查（sigprocmask函数应用、信号集操作）
• 信号集管理（sigemptyset、sigaddset、sigismember等函数实操）
• 信号阻塞实战案例（关键流程信号屏蔽、临界区保护）
• sigaction()函数应用（信号处理函数注册、信号行为配置）
• sigaction()实战（自定义信号处理逻辑、信号安全函数使用）
• signal()函数应用（简单信号处理、兼容性注意事项）
• 信号发送（kill、raise、pthread_kill函数应用，进程/线程信号发送）
• 实时信号特性（信号排队、优先级、与标准信号区别）

模块十三：多线程编程与同步

• 线程核心概念（与进程区别、轻量级特性、内核线程与用户线程）
• 线程适用场景（CPU密集型、IO密集型应用线程化改造）
• 线程程序构建（编译链接配置、pthread库依赖）
• 线程创建与退出（pthread_create、pthread_exit函数实操）
• 线程标识（pthread_self函数、线程ID与进程ID关联）
• 线程同步之join（pthread_join函数应用、线程返回值获取）
• 线程分离（pthread_detach函数应用、分离态线程特性）
• 线程终止（pthread_cancel函数、线程取消点配置）
• 互斥锁（Mutex）同步（初始化、加锁/解锁、死锁预防）
• 读写锁同步（pthread_rwlock系列函数、读多写少场景优化）
• 条件变量同步（pthread_cond系列函数、线程间通信与等待唤醒）
• 条件变量实战与陷阱规避（虚假唤醒处理、条件判断规范）

模块十四：高级文件操作

• 目录操作（opendir/closedir打开关闭、readdir读取目录项、目录遍历）
• 文件系统操作（stat/lstat获取文件属性、文件权限修改、文件删除）
• IO多路复用之select（文件描述符监听、多IO并发处理）
• 其他高级IO函数（poll/epoll简介、与select对比优势）
• 内存映射IO（mmap/munmap函数原理、文件映射与共享内存场景）
• 内存映射IO实操（读写操作、权限配置、性能优化）
• 文件锁定（flock、fcntl函数应用、共享锁与排他锁、并发文件访问控制）

模块十五：进程间通信（IPC）

• IPC核心概念与分类（管道、共享内存、信号量、消息队列等）
• POSIX IPC概述（接口规范、跨平台特性、与System V IPC对比）
• POSIX共享内存（shm_open、shm_unlink函数应用、进程间内存共享）
• POSIX信号量（sem_open、sem_wait/sem_post函数、同步与互斥控制）
• POSIX消息队列（mq_open、mq_send/mq_receive函数、消息收发实操）
• System V IPC概述（键值机制、生命周期管理、权限配置）
• System V共享内存（shmget、shmat/shmdt函数应用）
• System V信号量集（semget、semop函数、多资源同步控制）
• System V消息队列（msgget、msgsnd/msgrcv函数、消息类型处理）

模块十六：基本网络编程（TCP/IP）

• Linux网络架构概述（socket接口、TCP/IP协议栈、网络模型）
• socket核心接口（socket函数创建、协议族与类型配置）
• TCP客户端核心函数（connect连接服务器、数据收发流程）
• IPv4地址配置（sockaddr_in结构、IP与端口号设置）
• 主机字节序与网络字节序转换（htons、htonl、ntohs、ntohl函数）
• TCP客户端实战案例（连接建立、数据发送与接收、异常处理）
• 地址转换函数（inet_addr、inet_ntoa、inet_pton/inet_ntop函数）
• getaddrinfo函数应用（地址解析、跨协议（IPv4/IPv6）适配）
• TCP服务器核心函数（bind绑定、listen监听、accept接受连接）
• TCP服务器实战案例（并发连接处理入门、客户端请求响应）
• UDP数据报通信（无连接特性、sendto/recvfrom函数实操）

模块十七：与Linux开源社区协作

• Linux开源社区生态（核心社区、子项目、协作渠道）
• 社区协作基本注意事项（沟通规范、代码提交流程、问题反馈机制）
• 开源社区建设参与（贡献代码、文档完善、Bug修复、社区讨论）
• 开源许可证核心概念（许可证分类、合规要求、版权声明）
• 主流开源许可证解析（GPL许可证（v2/v3）核心条款与义务）
• LGPL许可证特性（库使用场景、开源与闭源兼容规则）
• BSD许可证特性（宽松许可、商业使用规范）
• 知识共享许可证（CC许可证、文档与创意作品共享规范）
• 企业级开源项目合规实践（许可证选择、依赖管理、版权风险规避）