操作系统 第六章

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操作系统慕课版第六章

操作系统慕课版第六章

操作系统慕课版第六章首先,第六章介绍了进程的概念和特征。

进程是程序在执行过程中的实体,它包括了程序的代码、数据和执行状态等信息。

进程具有独立性、动态性和并发性等特征。

独立性指的是每个进程都拥有独立的地址空间,不会相互干扰;动态性指的是进程的创建、执行和终止都是动态的过程;并发性指的是多个进程可以同时执行,通过时间片轮转等调度算法进行切换。

其次,第六章介绍了进程的状态和状态转换。

进程可以处于就绪、执行和阻塞三种状态之一。

就绪状态表示进程已经具备执行的条件,等待系统调度执行;执行状态表示进程正在执行指令;阻塞状态表示进程由于等待某些事件而暂时无法执行。

进程在不同状态之间的转换是由操作系统进行调度和管理的。

第三,第六章介绍了进程的创建和终止。

进程的创建是通过fork()系统调用来实现的,它会创建一个与父进程相同的子进程,但是子进程有自己独立的地址空间。

进程的终止可以通过exit()系统调用来实现,它会释放进程所占用的资源,并通知父进程。

此外,第六章还介绍了进程的执行顺序和进程控制块等相关内容。

第四,第六章介绍了进程调度的算法和策略。

进程调度是操作系统中非常重要的一项功能,它决定了进程的执行顺序和分配时间片的方式。

常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、最高优先级调度(HPF)、时间片轮转调度(RR)等。

不同的调度算法有不同的优缺点,可以根据实际情况选择合适的调度策略。

第五,第六章还介绍了进程同步和互斥的概念。

在多进程环境中,进程之间可能会共享资源,为了避免竞争条件和死锁等问题,需要进行进程同步和互斥的操作。

常见的同步和互斥机制有信号量、互斥锁、条件变量等。

这些机制可以保证进程之间的有序执行和资源的合理分配。

总结起来,第六章主要介绍了进程管理的相关内容,包括进程的概念和特征、进程的状态和状态转换、进程的创建和终止、进程调度的算法和策略,以及进程同步和互斥的概念。

通过学习这些内容,我们可以更好地理解和掌握操作系统中的进程管理机制,提高系统的性能和资源利用率。

操作系统第6章 进程互斥与同步

操作系统第6章 进程互斥与同步

Co-begin void Producer_i( ) (i=1,2…k) { item next_p; while(1){ produce an item in next_p P(empty); P(s); add next_p to buffer V(s); V(full); } } void consumer_j( ) (j=1,2…m) { item next_c; while(1){ P(full); P(s); remove an item from buffer to next_c V(s); V(empty); consume the item in next_c}} Co-end
• 进入临界段之前要申请,获得批准方可进入; • 退出临界段之后要声明,以便其他进程进入。
用程序描述: While(1){ entry_section; critical_section; exit_section; remainder_section; }
解决临界段问题的软件算法必须遵循:
准则1:不能虚设硬件指令或假设处理机数目。 准则2:不能假设n个进程的相对速度。 准则3:当一个进程未处于其临界段时,不应阻止 其他进程进入临界段。 准则4:当若干进程欲进入临界段时,应在有限时 间内选出一个进程进入其临界段。 用准则3,4不难推出下面原则 协调各进程入临界段的调度原则: • 当无进程处于临界段时,允许一个进程立即进入临界段。
3.实现临界段的硬件方法
利用处理机提供的特殊指令实现临界区加锁。 常见硬件指令有: ⑴ “Test_and_Set”指令 该指令功能描述为: int *target ( 限定为0,1) int Test_and_Set (int *target) { int temp; temp = *target ; *target = 1; return temp; }

操作系统第6章(设备管理习题与解答)

操作系统第6章(设备管理习题与解答)

第6章设备管理习题与解答6.1 例题解析例6.2.1 何谓虚拟设备?请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。

解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。

虚拟设备是指利用软件方法,比如SPOOLing系统,把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备,使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。

当然,系统中至少一台拥有物理设备,这是虚拟设备技术的基础。

SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”,其中心思想是,让共享的、高速的、大容量外存储器(比如,磁盘)来模拟若干台独占设备,使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。

SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井,以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。

其管理进程主要有输入和输出进程,负责将输入数据装入到输入井,或者将输出井的数据送出。

它的特点是:提高了 I/O操作的速度;将独占设备改造为共享设备;实现了虚拟设备功能。

例 6.2.2 有关设备管理要领的下列叙述中,( )是不正确的。

A.通道是处理输入、输出的软件B.所有外围设备都由系统统一来管理C.来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D.编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E.由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。

(1) 通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备,是硬件的组成部分。

因此A是错误的。

(2) 目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。

因此B是对的。

(3) 设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。

通道中断属于设备中断的一种。

因此C是对的。

(4) 通道设备自身只配有一个简单的处理装置(CPU),并不配有存储器,它所运行的通道程序全部来自内存。

因此D是对的。

(5) 系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号,设备绝对号是相互独立的。

由用户给出的设备号只能是逻辑编号,由系统将逻辑号映射为绝对号。

因此E是错误的。

第六章 Windows操作系统

第六章  Windows操作系统

第六章 Windows操作系统
(3) 右键操作。右键也称菜单键。单击可打开该对象所对应的快捷菜单。 (4) 滚轮。可用于在支持窗口滑块滚动的应用程序中实现滚动查看窗口中内容的功能。滚轮并非鼠标 的标准配置部件。 3.鼠标的设置 根据个人习惯不同,用户可打开“控制面板”→“鼠标”,在“鼠标 属性”对话框中根据需要设置 鼠标。 6.2.3 键盘 键盘是最早使用的输入设备之一,现在也仍然是输入文本和数字的标准输入设备。键盘样式多种多 样,但基本操作键的布局和功能基本相同。 6.2.4 桌面 桌面是系统的屏幕工作区,也是系统与用户交互的平台。桌面一般包括桌面图标、桌面背景、开始 按钮与任务栏。
第六章 Windows操作系统
外存除了硬盘之外,还有软盘、光盘、U盘等,这些连入计算机也有对应的盘符。通常,软盘驱动器 的盘符为A或者B,其它驱动器的盘符紧跟硬盘分区的盘符。
硬盘在出厂时已经进行了低级格式化,即在空白硬盘上划分柱面与磁道,再将磁道划分为若干扇区。 这里所说的硬盘格式化是高级格式化,即清除硬盘数据,初始化分区并创建文件系统。硬盘上不同的分 区相互独立,经过格式化后可以各自支持独立的与其它分区不同的文件系统。
第六章 Windows操作系统
6.2.5 窗口 窗口是Windows最基本的用户界面。通 常,启动一个应用程序就会打开它的窗口, 而关闭应用程序的窗口也就关闭了应用程序。 Windows 7中每个窗口负责显示和处理一类 信息。用户可随意在不同窗口间切换,但只 会有一个当前工作窗口。 1.窗口的基本组成 如图6-3所示,窗口由控制按钮、地址栏、 搜索栏、菜单栏、工具栏、资源管理器、滚 动条、工作区、状态栏、边框等组成。
第六章 Windows操作系统
(1) 控制按钮。窗口左上角的控制按钮可以打开控制菜单,右上角的控制按钮可以最小化、最大化/ 还原和关闭窗口。

操作系统:06第六章 存储管理

操作系统:06第六章 存储管理

6.2.2.1 静态等长分区的分配(Cont.)
(3) 空闲页面链 :
head
占用
占用
占用
分配/去配: 调整链表。 特 点: 节省空间。
(不适合外存管理)
空闲页面链结构
6.2.2.2 动态异长分区的分配
常用于界地址存储管理和段式存储管理。
空闲区首址 空闲区长度
......
……
address
size
(4) 最坏适应算法(Worst Fit) :
空闲区首址 空闲区长度
1024
256
128
64
256
32
0
……
……
空闲区表
空闲区表: 空闲区长度递减排列。 申请: 取最大可满足区域。 优点: 防止形成碎片。 缺点: 分割大空闲区。
例: UNIX存储分配-First Fit
(见13章p384-13.4.2 )
存储分配/去配 记录内/外存资源的使用情况: 分配表、空闲表 ; 分配/去配对象 内存、外存(相同方法) ; 分配/去配时刻 进程创建、撤销、交换、 长度变化(栈溢出, execl)
6.1.2 存储共享
存储共享 多个进程共用内存的相同区域 ; (物理空间有相交的部分)
目 的:(1) 节省内存;(2) 相互通信 ; 内 容:(1) 代码共享;(2) 数据共享。
64
空闲区表: 首址递增排列; 申请: 取第一个可满足区域 ;
256
32
优点: 尽量使用低地址空间,
1024
256
高区保持大空闲区域。
0
……
……
空闲区表
缺点: 可能分割大空闲区。
如申请32将分割第一个区域。

操作系统第六章练习题

操作系统第六章练习题

操作系统第六章练习题一、选择题1. 在操作系统中,下列关于进程状态的描述,错误的是()。

A. 运行态是指进程正在占用CPUB. 阻塞态是指进程因等待某事件而暂时停止运行C. 就绪态是指进程已经具备运行条件,等待CPU调度D. 空闲态是指进程已经执行完毕,等待被系统回收2. 在操作系统中,下列关于进程调度算法的描述,正确的是()。

A. 先来先服务(FCFS)调度算法可能导致饥饿现象B. 短作业优先(SJF)调度算法是非抢占式的C. 优先级调度算法中,优先级高的进程一定能立即获得CPUD. 时间片轮转调度算法适用于分时系统3. 在操作系统中,下列关于进程同步与互斥的描述,错误的是()。

A. 临界区是指进程中访问共享资源的代码段B. 信号量是一种用于实现进程同步与互斥的机制C. Peterson算法可以保证两个进程互斥进入临界区D. 生产者消费者问题可以通过信号量机制解决二、填空题1. 在操作系统中,进程的五大状态包括:____、____、____、____和____。

2. 在进程同步与互斥中,信号量的值表示了____资源的使用情况。

3. 在操作系统中,死锁产生的四个必要条件是:____、____、____和____。

三、简答题1. 请简述进程与线程的区别。

2. 请说明进程调度的主要目标。

3. 请阐述银行家算法的基本思想及其应用场景。

四、编程题1. 编写一个程序,实现进程的创建、撤销和切换。

2. 编写一个程序,使用信号量机制解决生产者消费者问题。

3. 编写一个程序,模拟进程的优先级调度算法。

五、案例分析题进程最大需求量已分配资源量P1 R1=3, R2=2 R1=1, R2=0P2 R2=2, R3=2 R2=1, R3=1P3 R3=2, R4=2 R3=1, R4=0P4 R1=4, R4=3 R1=2, R4=2(1)系统当前可用资源为:R1=1, R2=1, R3=1, R4=1(2)系统当前可用资源为:R1=0, R2=1, R3=1, R4=12. 假设有一个系统采用时间片轮转调度算法,时间片长度为50ms。

计算机操作系统第六章 文件管理

计算机操作系统第六章 文件管理
第六章 文件管理
• 在现代计算机系统中,有大量的程序和数据, 需要长期保存,把它们以文件的形式存放在外存 中、需要时可随时将它们调入内存。 •如果由用户直接管理外存上的文件是不能胜任。 •操作系统实现文件管理功能,把对文件的存取、 共享和保护等手段提供给用户,有效地提高系统 资源的利用率。
6.1 文件和文件系统概述
利用“关闭”(close)系统调用来关闭此文 件,OS将会把该文件从打开文件表中的表 目上删除掉。 3.其它文件操作:对文件属性的操作,改变 文件名、改变文件的拥有者,查询文件的 状态等。
6.2 文件逻辑结构
• 文件结构是指文件的组织形式(逻辑和物理
结构)。
• 文件是由一系列的记录组成的。 • 对于任何一个文件,都存在着以下两种形式 的结构: 1、 文件的逻辑结构 从用户观点出发所观察到的文件组织形式 。 它独立于物理特性,又称为文件组织。 2 文件的物理结构 指文件在外存上的存储组织形式 。
对文件的逻辑机构提出:
• 1、提高检索效率 • 2、便于修改。在文件中增加、删除、和修 改一个或多个记录。 • 3、降低文件存储费用。减少文件占用的内 存空间,不要求大片的连续存储空间。
一、文件逻辑结构的类型
文件的逻辑结构可分为两大类: (一)有结构文件:是指由一个以上的记录构 成的文件,故又把它称为记录式文件; •记录的长度可分为定长和不定长两类 。 • 可采用多种方式组织记录,形成不同的文件:
• (二)对对象操纵和管理的软件集合 • 就是文件系统的功能:文件存储空间的管 理、文件目录的管理、地址映射、文件的 读写、文件的共享与保护。 包括:
• 1、I/O控制层 • 2、基本文件系统 • 3、基本I/O管理程序 • 4、逻辑文件系统 (三)文件系统的接口 • 1、命令接口 • 2、程序接口

操作系统第6章 文件管理(文件目录与目录文件)

操作系统第6章 文件管理(文件目录与目录文件)

具有相似的结构,它由用户所有文件的文件控制块组成。此外,
在系统中再建立一个主文件目录MFD(Master File Directory); 在主文件目录中,每个用户目录文件都占有一个目录项,其目录 项中包括用户名和指向该用户目录文件的指针。如图2所示:
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一 文件目录管理
图2
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●缺点:查找速度慢;文件不能重名。不便于实现文件共享。
文件名 文件名 1 文件名 2 … 物理地址 文件说明 状态位
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表1 单级目录
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一 文件目录管理
【七】二级目录
●为了克服单级目录所存在的缺点,可以为每一个用户建立一个单 独的用户文件目录UFD(User File Directory)。这些文件目录
二级目录结构示意图
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一 文件目录管理
●两级目录结构基本上克服了单级目录的缺点,并具有以下优点:
1) 提高了检索目录的速度。如果在主目录中有n个子目录,采用两 级目录可使检索效率提高n/2倍。
2) 在不同的用户目录中,可以使用相同的文件名。
3) 不同用户还可使用不同的文件名来访问系统中的同一个共享文件。 但当多个用户之间要相互合作去完成一个大任务,且一用户又需 去访问其他用户的文件时,这种隔离便成为一个缺点,因为这种 隔离会使诸用户之间不便于共享文件。
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一 文件目录管理
●当文件被打开时,要将磁盘索引结点拷贝到内存的索引结点中,便于
以后使用。在内存索引结点中又增加了以下内容: 1. 索引结点编号,用于标识内存索引结点。 2. 状态,指示i结点是否上锁或被修改。 3. 访问计数,每当有一进程要访问此i结点时,将该访问计数加1, 访问完再减1。 4. 文件所属文件系统的逻辑设备号。 5. 链接指针。设置有分别指向空闲链表和散列队列的指针。
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它将其相关文件标注为“ 它将其相关文件标注为“不检查存在性直接执 行相关命令” 行相关命令” 示例
– 常用的伪目标:clean、install、all、dist等 常用的伪目标: 、 、 、 等
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editor : editor.o screen.o keyboard.o gcc -o editor editor.o screen.o keyboard.o editor.o : editor.c editor.h keyboard.h screen.h gcc -c editor.c screen.o : screen.c screen.h gcc -c screen.c keyboard.o : keyboard.c keyboard.h gcc -c keyboard.c .PHONY : clean 行9 clean : rm editor *.o 行10
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make 的主要预定义变量
变量 $* $+ $< $? $@ $^ $% 含 义 不包含扩展名的目标文件名称。 不包含扩展名的目标文件名称。 所有的依赖文件,以空格分开,并以出现的先后为序, 所有的依赖文件,以空格分开,并以出现的先后为序, 可能包含重复的依赖文件。 可能包含重复的依赖文件。 第一个依赖文件的名称。 第一个依赖文件的名称。 所有的依赖文件,以空格分开,这些依赖文件的修改日 所有的依赖文件,以空格分开, 期比目标的创建日期晚。 期比目标的创建日期晚。 目标的完整名称。 目标的完整名称。 所有的依赖文件,以空格分开,不包含重复的依赖文件。 所有的依赖文件,以空格分开,不包含重复的依赖文件。 如果目标是归档成员,则该变量表示目标的归档成员名 如果目标是归档成员, 例如,如果目标名称为 称。例如,如果目标名称为mytarget.so(image.o),则 $@为mytarget.so,而$%为image.o。
源文件, 注:gcc命令只能编译 gcc命令只能编译C++源文件,而不能自动和 命令只能编译 源文件 而不能自动和C++程序 程序 使用的库连接。因此,通常使用g++命令来完成编译和连接。 使用的库连接。因此,通常使用 命令来完成编译和连接
– gcc使用示例 使用示例 – gcc的常用选项 的常用选项
缺省:makefile或 缺省:makefile或Makefile 也可用make命令的也可用make命令的-f选项指定 make命令的
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3. makefile文件的基本结构 文件的基本结构
– 由若干规则构成。 由若干规则构成。 – 规则的通用形式: 规则的通用形式: taget : dependency1 dependency2 …… command 创建target时所需的 创建 时所需的 需要创建的 一个或多个文件 command 二进制文件 或目标文件 创建target所需 创建 所需 ……
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第三节 控制软件编译过程的 工具 — make
为什么要使用make make? 1. 为什么要使用make?
– 包含多个源文件的软件项目在编译时 都有长而复杂的命令行, 都有长而复杂的命令行,make可以将 可以将 它们保存在makefile文件中; 文件中; 它们保存在 文件中 – make可以识别出那些被修改的文件并 可以识别出那些被修改的文件并 只编译这些文件, 只编译这些文件,减少了重编译的时 间; – make在一个数据库中维护了当前项目 在一个数据库中维护了当前项目 中各文件的相互关系, 中各文件的相互关系,从而在编译前 检查是否可以找到所有需要的文件。 检查是否可以找到所有需要的文件。
– 其他重要函数库 – 系统调用
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3. 库和头文件的保存位置 – 函数库
/lib:系统必备共享库 : /usr/lib:标准共享库和静态库 : /usr/i486-linux-libc5/lib:libc5兼容性函数 : 兼容性函数 库 /usr/X11R6/lib:X11R6 的函数库 : /usr/local/lib:本地函数库 :
第六章 UNIX系统中的程序开发 系统中的程序开发
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第一节
– ANSI C
ANSI(美国国家标准局) 1989年制定,后被ISO ANSI(美国国家标准局)于1989年制定,后被ISO 年制定 国际标准化组织)接受为标准,故也称为ISO C。 (国际标准化组织)接受为标准,故也称为ISO C。 目标:为各种操作系统上的C 目标:为各种操作系统上的C程序提供可移植性保 证。 该标准不仅定义了C的语法和语义, 该标准不仅定义了C的语法和语义,而且还定义了 一个标准库。该库可根据头文件划分为15个部分: 15个部分 一个标准库。该库可根据头文件划分为15个部分: 字符类型<ctype.h> 错误码<errno.h> <ctype.h>、 <errno.h>、 字符类型<ctype.h>、错误码<errno.h>、浮点常 <float.h>、数学常数<math.h> <math.h>、 数 <float.h>、数学常数<math.h>、标准定义 <stddef.h>、标准I/O<stdio.h> I/O<stdio.h>、 <stddef.h>、标准I/O<stdio.h>、工具函数 <stdlib.h>、字符串操作<string.h> <string.h>、 <stdlib.h>、字符串操作<string.h>、时间和日 <time.h>、可变参数表<stdarg.h> <stdarg.h>、 期<time.h>、可变参数表<stdarg.h>、信号 <signal.h>等 <signal.h>等。
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2. makefile文件 文件
– 一个文本形式的数据库,make工具借 一个文本形式的数据库,make工具借 助于其完成并自动维护编译工作的文 该文件按照某种语法进行编写, 件,该文件按照某种语法进行编写, 说明了如何编译各个源文件并连接生 成可执行文件, 成可执行文件,定义了源文件之间的 依赖关系。 依赖关系。 – makefile文件的命名 makefile文件的命名
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变量
– – – – – 定义方法: 定义方法:变量名=文本串 引用方法: 引用方法:$(变量名) 示例 预定义变量 环境变量
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行1 OBJS = editor.o screen.o keyboard.o 行2 HDRS = editor.h keyboard.h screen.h 行3 editor : $(OBJS) 行4 gcc -o editor $(OBJS) 行5 editor.o : editor.c $(HDRS) gcc -c editor.c 行6 行7 screen.o : screen.c screen.h 行8 gcc -c screen.c 行9 keyboard.o : keyboard.c keyboard.h gcc -c keyboard.c 行10 行11 .PHONY : clean 行12 clean : rm editor $(OBJS) 行13
– POSIX、SVID、XPG余晓制作 POSIX@2003年 、 、SVID ……
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2. 函数库和系统调用
– glibc
GNU的C函数库,Linux上最重要的函 的 函数库 函数库, 上最重要的函 数库,定义了ISO C标准指定的所有的 数库,定义了 标准指定的所有的 库函数,以及由POSIX或其他 或其他UNIX操 库函数,以及由 或其他 操 作系统变种指定的附加特色, 作系统变种指定的附加特色,还包括与 GNU系统相关的扩展。 系统相关的扩展。 系统相关的扩展
– 头文件
/usr/include:系统头文件 : /usr/local/include:本地头文件 :
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UNIX中的编译器 第二节 UNIX中的编译器
• cc命令 命令 • gcc命令 命令
– GNU的C和C++编译器,可同时编译 的 和 编译器, 编译器 并连接两个或少数几个C和 并连接两个或少数几个 和C++源程 源程 序(通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是C++程序)。 程序)。 程序还是 程序
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$ gcc -o factorial main.c factorial.c
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gcc的常用选项 gcc的常用选项
选项 解释 只编译并生成目标文件。 -c 只编译并生成目标文件。 以字符串“ 定义 -DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏。 以字符串“DEFN”定义 -DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN 定义 MACRO 宏。 生成调试信息。 -g 生成调试信息。 指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY DIRECTORY。 -IDIRECTORY 指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY。 指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY DIRECTORY。 -LDIRECTORY 指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY。 连接时搜索指定的函数库LIBRARY LIBRARY。 -lLIBRARY 连接时搜索指定的函数库LIBRARY。 生成指定的输出文件。 -o FILE 生成指定的输出文件。 生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。 -shared 生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。 禁止使用共享连接。 -static 禁止使用共享连接。 宏的定义。 -UMACRO 取消对 MACRO 宏的定义。
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