【Linux】Linux上代码的编译与调试

目录

Linux上常用的编译器gcc\g++

如何使用gcc/g++

编译过程：

如何使用gcc编译？

进行预处理

进行编译

进行汇编

进行链接

函数库

函数库的分类

gcc选项

Linux调试器-gdb的使用

gdb的常用参数

Linux项目自动化构建工具make/Makefile

原理

利用上述知识做一个简单的进度条程序

Makefile

进度条函数的实现（.c文件）

进度条的头文件

进度条的主函数

Linux上常用的编译器gcc\g++

  • GCC（GNU Compiler Collection）：GCC 是一个功能强大且广泛使用的编译器套件，在 Linux 系统中被广泛采用。它支持多种编程语言，如 C、C++、Objective-C、Fortran 等，是许多开源项目和软件的首选编译工具。

  • G++：G++ 实际上是 GCC 的 C++ 编译器版本，专门用于编译 C++ 代码。它提供了对 C++ 标准的良好支持，并且与 GCC 一起安装在许多 Linux 发行版中。

如何使用gcc/g++

  • 在了解如何使用gcc和g++编译代码之前，我们先了解一下编译的过程

编译过程：

  1. 预处理阶段：预处理阶段的主要任务是宏定义、文件包含、条件编译、去除注释（展开头文件、去注释、条件编译、宏替换）等。这时候会生成以.i为后缀的文件

  2. 编译阶段（生成汇编代码）：这个阶段首先检查代码的规范性、是否有语法错误等，确定无误后将代码翻译为汇编语言。这时会将.i文件转换成.s文件

  3. 汇编（将汇编代码转换成机器码）：将编译生成的.s文件转成目标文件。

  4. 链接：编译成功之后就进入链接阶段，这时会生成可执行文件或者库文件。

如何使用gcc编译？

  • 通用格式

gcc 【选项】 要编译的文件 【选项】 目标文件

  • 未编译前的状态，此时只有一个我们写好的.c文件

进行预处理

  • 我们使用下面的命令对文件进行预处理，其中选项【-E】的作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程，【-o】是指目标文件，【.i】文件为已经预处理过的文件

gcc -E test.c -o test.i

进行编译

  • 我们使用下面的命令对文件进行编译,其中选项【-S】的作用是让gcc在编译结束后停止汇编过程，【-o】是指目标文件，【.s】文件为已经预处理过的文件

gcc -S test.i -o test.s

进行汇编

  • 我们使用下面的命令对文件进行汇编

gcc -c test.s -o test.o

进行链接

  • 我们使用下面的命令对文件进行链接

gcc test.o -o test

  • 如此我们便完成了程序的编译，文件后缀的变更顺序为iso（和摄影中的感光的一样）

函数库

  • 不知道大家有没有发现一个问题，我们的c程序中可并没有printf的函数实现，头文件stdio中也只有它的声明，并没有它的实现，它是在哪里实现的呢？

  • 系统把这些函数实现都放在libc.so.6的库文件中去了，在没有特别指定的情况下gcc回去系统默认的搜索路径/usr/lib下进行查找，这便是链接。

  • 通过ldd命令查看可执行程序所以来的库

函数库的分类

  • 函数库分为两类：静态库和动态库。

  • 静态库是指在编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件当中去，这样做的结果就是生成的文件会比较大，但运行时也不再需要库文件了，静态库一般后缀为.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，而是在程序资兴市有运行时链接文件加载库，这样可以节省系统开销。动态库一般后缀为.so。gcc在编译时默认使用动态库。

gcc选项

  • 【-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】：编译到汇编语言而不进行汇编和连接操作

  • 【-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，生成文件较小，但要保证有动态库

  • 【-O0/-O1/-O2/-O3】：编译器的四个优化选项，-O0表示没有优化，默认优化级别是O1，O3是级别最高的优化

  • 【-w】：不生成任何警告信息

  • 【Wall】：生成所有警告信息

Linux调试器-gdb的使用

  • 使用gcc/g++编译出来的程序默认是release版本

  • 想对一个文件使用gdb进行调试的话，首先要保证该文件是可以被调试的（编译的时候要带上【-g】）

gdb的常用参数

Linux项目自动化构建工具make/Makefile

  • Makefile的书写格式

  • target也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label），对于标签这种特性，在后续的“伪目标”章节中会有叙述。prerequisites就是，要生成那个target所需要的文件或是目标。command也就是make需要执行的命令。（任意的Shell命令）这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在command中。说白一点就是说，prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。这就是Makefile的规则。也就是Makefile中最核心的内容。

  • 一个工程中的源文件不计其数，按照类型、功能、模块分别放在若干个目录中，按照上文所讲的方法，无疑是对程序员的酷刑。

  • makefile定义了一系列规则来指定，那些文件需要被先编译，那些文件现需要后编译，甚至与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，极大地提高了软件开发效率

  • make是一个命令工，makefile是一个文件，两者搭配使用，完成项目的自动化构建

原理

  1. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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）

  5. 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。

  6. 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。

  7. 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。

  8. 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。

利用上述知识做一个简单的进度条程序

Makefile

progress_v2: progress_v2.c test_v2.cgcc $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:rm -f progress_v2

进度条函数的实现（.c文件）

#include"progress_v2.h"void download()
{int haveDownload  = 0;while(haveDownload < ALLBYTE){progress_v2((haveDownload*100.0)/ALLBYTE);usleep(95000);haveDownload += PERDOWNLOAD;}progress_v2(100);printf("\n");
}void progress_v2 (double rate)
{static  char arr1[4]="/-\\";//模拟进度条运行static  char arr[101] = {0};//作为进度条显示数组arr[(int)rate] = '#';fflush(stdout);printf("[%-101s][%.1lf%%][%c]\r",arr,rate,arr1[(int)rate%4]);
}

进度条的头文件

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>#define ALLBYTE 1000
#define PERDOWNLOAD 7
void download();void progress_v2(double rate);

进度条的主函数

#include"progress_v2.h"int main()
{download();return 0;
}

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