Linux编辑器gcc/g++的使用
1、背景知识
编译的四个阶段
- 预处理阶段：宏替换，展开头文件，条件编译，去掉注释
- 编译阶段：检查程序中的语法错误，给出警告，生成汇编代码等
- 汇编阶段：将汇编代码转换为机器可执行的二进制代码
- 链接阶段：将所有文件链接成单一可执行文件或是库文件
2、gcc如何完成编译
格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
预处理(进行宏替换)
- 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”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。
编译（生成汇编）
- 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。
- 用户可以使用“-S”选项来进行查看,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
汇编（生成机器可识别代码）
- 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
- 在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
- 实例: gcc –c hello.s –o hello.o
链接（生成可执行文件或库文件）
- 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
- 实例: gcc hello.o –o hello
在这里涉及到一个重要的概念:函数库
- 我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?
- 最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6
库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用
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,如下所示。 gcchello.o –o hello
- gcc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。
- 动态链接的优点：可执行程序体积小。缺点：效率低，对库依赖性强，一旦库缺失则无法编译。
- 静态链接优点：不依赖库，可移植性强。缺点：可执行程序体积大。
gcc选项
- E 只**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。
Linux调试器-gdb使用
1. 背景
- 程序的发布方式有两种，debug模式(开放版本，可调试)和release模式(发布版本，不允许被调试)
- Linux gcc/g++出来的二进制程序，默认是release模式
- 要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g 选项
- debug：添加了调试信息，体积较release版本大
2. 开始使用
gdb binFile 退出： ctrl + d 或 quit 调试命令：
- 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§：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
Linux项目自动化构建工具-make/Makefile
依赖关系
- 上面的文件 hello ,它依赖 hell.o
- hello.o , 它依赖 hello.s
- hello.s , 它依赖 hello.i
- hello.i , 它依赖 hello.c
依赖方法
- gcc hello.* -option hello.* ,就是与之对应的依赖关系
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。那么:
- 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“hello”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
- 如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello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hello这个文件。
- 如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.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 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明make的终极任务，也就是执行文件hello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，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。
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。
- make是通过文件时间来确定文件是否已经被编译了。
- .PHONY，生成伪目标，总是能被执行的原理是在运行时忽略文件时间