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【Linux】Linux代码编译与调试工具
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目录 1、Linux编译器 - gcc/g++使用 1.1、程序翻译的四个过程 1.2 预处理 1.3 编译 1.4 汇编 1.5 链接 2、函数库和动、静态链接 2.1 函数库 2.2、动态链接和静态链接 3、gcc/g++使用 3.1、gcc/g++的安装 3.2、gcc/g++选项 4、Linux项目自动化构建工具-make/Makefile 4.1、make/Makefile背景 4.2、makefile的原理 4.3、项目清理 5、Linux调试器 - gdb的使用 5.1、debug模式和release模式 5.2、gdb的使用 1、Linux编译器 - gcc/g++使用 1.1、程序翻译的四个过程在学习C语言的过程中，我们就了解到，从我们写的代码到可执行程序需要经历四个阶段：预处理（进行宏替换) 、编译（生成汇编) 、汇编（生成机器可识别代码） 、链接（生成可执行文件或库文件)。下面我们先通过简单回顾这四个阶段来了解程序翻译过程。 1.2 预处理 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。预处理指令是以#号开头的代码行。 实例: gcc –E hello.c –o hello.i选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。选项“-o”是指明形成的临时文件名称,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序示例： 1 #include 2 3 #define M 1234 4 int main() 5 { 6 //测试注释 7 printf("hello 1\n"); 8 //printf("hello 2\n"); 9 //printf("hello 3\n"); 10 //printf("hello 4\n"); 11 //printf("hello 5\n"); 12 //printf("hello 6\n"); 13 //printf("hello 7\n"); 14 //printf("hello 8\n"); 15 printf("hello 9\n"); 16 17 //测试条件编译 18 #ifdef SHOW 19 printf("hello show!\n"); 20 #else 21 printf("hello default\n"); 22 #endif 23 //测试宏 24 printf("宏:%d\n",M); 25 return 0; 26 }
可以看到在test.i文件中有许多我们不知道的代码，这是由头文件里面的内容拷贝到test.i里面，此时代码完成预处理阶段。 1.3 编译 在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。选项“-S”来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。实例: gcc –S hello.i –o hello.s示例：
示例：
如上汇编过程形成的test.o文件存的是我们看不懂的二进制数字，我们可以使用od指令打开它（默认是以八进制打开） 1.5 链接 在成功编译之后,就进入了链接阶段。将你写的代码和C标准库中的代码合起来 -- 链接过程实例: gcc hello.o -o hello(修改可执行程序的名称）或者直接 gcc hello.o示例：
函数库一般分为静态库和动态库两种。 静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时 链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件比如：gcc hello.o –o hellogcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。注意： 我们要清楚地知道，我们写的代码，和库是两回事；C标准库是别人给我们准备好的，我们可以直接拿来使用；我们所以使用库中函数的代码（printf (.....)），其实我们只是使用了该函数的调用，没有对应实现，只有在链接的时候才和我们的代码关联起来。 Linux 一般都会自动安装C语言动态库，因为Linux下的大多数指令以及我们默认使用 gcc 编译得到的可执行程序都是进行动态链接，依赖C动态库的；但是C静态库、C++静态库可能就需要我们自己安装了。 安装C静态库：sudo yum install -y glibc-static 安装C++静态库：sudo yum install -y libstdc++-static Linux下库的命名：
动态链接是指执行代码时，如果遇到库函数调用就跳转到动态库中对应函数的定义处，然后执行该函数，执行完毕后再跳转回原程序并继续往下执行；它的优点是形成的可执行程序小，缺点是受到动态库变动 (删除、升级等) 的影响。
静态链接则是直接将本程序内部要使用的库函数从对应的静态库中拷贝一份过来；它的优点是不与静态库产生关联，即不受静态库变动 (删除、升级等) 的影响；缺点是形成的可执行程序非常大。
静态链接和动态链接的区别在于链接的时机不一样；静态链接是在形成可执行文件前，动态链接则是在程序执行时。 3、gcc/g++使用 3.1、gcc/g++的安装在Linux下我们可以通过如下指令安装gcc、g++： 安装gcc：sudo yum install -y gcc 安装g++：sudo yum install -y gcc-c++ libstdc++-devel 3.2、gcc/g++选项gcc和g++使用方法非常相似，他们的选项基本也一样 -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面-S 编译到汇编语言不进行汇编和链接-c 编译到目标代码-o 文件输出到 文件-static 此选项对生成的文件采用静态链接-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。-shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.-O0 -O1 -O2 -O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高-w 不生成任何警告信息。-Wall 生成所有警告信息。 4、Linux项目自动化构建工具-make/Makefile 4.1、make/Makefile背景 会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的 规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂 的功能操作。makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命 令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一 种在工程方面的编译方法。make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。示例：
注意：make是一个命令，makefile是一个文件，在创建的文件名字必须是makefile或者Makefile。否则无法正常使用make命令。 4.2、makefile的原理make是如何工作的,在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。 make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“mycode”这个文件， 并把这个文件作为最终的目标文件。如果mycode文件不存在，或是mycode所依赖的后面的mycode.o文件的文件修改时间要比mycode这个文件新（可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成mycode这个文件。如果mycode所依赖的mycode.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为mycode.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成mycode.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 mycode.o 文件，然后再用 mycode.o 文件声明 make的终极任务，也就是执行文件mycode了。这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文 件。在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错， 而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。make只管文件的依赖性，即，如果在找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起， 我就不工作啦。 4.3、项目清理 工程是需要被清理的。像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行， 不过，我们可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的。
gdb的安装： sudo yum install -y gdb gdb调试常用选项： list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。list／l 函数名：列出某个函数的源代码。r或run：运行程序。n 或 next：单条执行。s或step：进入函数调用break(b) 行号：在某一行设置断点break 函数名：在某个函数开头设置断点info break ：查看断点信息。finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令print(p)：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数p 变量：打印变量值。set var：修改变量的值continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序run(或r)：从开始连续而非单步执行程序delete breakpoints：删除所有断点delete breakpoints n：删除序号为n的断点disable breakpoints：禁用断点enable breakpoints：启用断点info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪until X行号：跳至X行breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值quit：退出gdb指令演示： 进入调试界面：
l 行号显示代码：
r 运行程序：
b 行号打断点，info查看断点，d断点编号，删除断点：
n 逐过程调试（相当于F10），s 逐语句调试（相当于F11）
bt 查看调用堆栈
p 变量 查看变量值，display跟踪查看变量，undisplay 取消跟踪
finish 把当前函数运行完，q 退出gdb：
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c 运行到下一个断点停下
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