【linux】2 Linux编译器-gcc/g++和Linux调试器-gdb

电玩女神 2023-10-15 07:17 19阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、Linux编译器-gcc/g++使用
 *   *  1.1 背景知识
     *  1.2 gcc如何完成
     *  1.3 函数库
     *  1.4 gcc选项
 *  二、linux调试器-gdb使用
 *   *  2.1 背景
     *  2.2 开始使用
 *  总结

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ヾ(๑╹◡╹)ﾉ" **人总要为过去的懒惰而付出代价**ヾ(๑╹◡╹)ﾉ"

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## 一、Linux编译器-gcc/g++使用 ##

### 1.1 背景知识 ###

程序（文本）——>机器语言（二进制）

1.  预处理 （进行宏替换)
2.  编译（生成汇编)
3.  汇编（生成机器可识别代码）
4.  连接（生成可执行文件或库文件)

> 为什么计算机只认识二进制？  
> 组成计算机的各种组件只认识二进制。

### 1.2 gcc如何完成 ###

格式 gcc \[选项\] 要编译的文件 \[选项\] \[目标文件\]

> **C文件**：gcc 文件->./a.out【g++ 文件->./a.out 】【因为c++兼容C语言】  
> **C++文件**：g++文件->./a.out 【如果没有g++编译器，安装gcc-c++即可】

**gcc/g++ 文件1 -o 文件2 ——> 此时就不会生成a.out文件而是文件2**

**预处理(进行宏替换)**

*  预处理功能主要包括**宏替换,头文件展开,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：从现在开始进行程序的翻译，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

> 查看.i文件：首先vim hello.c 然后在**末行模式**输入 vs hello.i 就可以进入.i文件

> 编译器内部都必须**通过一定方式**来知道你包含的头文件的所在路径

预处理完之后，C语言代码还是C语言代码

**编译（生成汇编语言）**

*  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**【也可以直接从.c文件开始翻译到.s文件】

**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【汇编语言】转成目标文件【可重定向二进制文件.o/.obj】
 *  “-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标文件
 *  实例: **gcc –c hello.s –o hello.o**  
    【所有的包含头文件的操作，本质上是想使用头文件所声明的方法！例如：输入输出接口等】

以上操作，仅仅编译了自己写的代码【仅仅这个文件是没有办法进行运行/.hello.o】

> 我们代码中所需要的printf在哪里？在C标准库中。  
> 我们代码中使用了printf，如何和目标的printf产生联系？【链接的过程】  
> 【ESc】【iso】

**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**  
    【这一步就有了链接的过程，就形成了可执行文件】  
    **ldd 可执行文件**【此时就可以看到所需要的库】

> 头文件：给我们提供了可以**使用的方法**，所有的开发环境，具有语法提示，本质上是头文件帮我们搜索的。【类似于我们平常写代码的头文件】  
> 库文件：给我们提供了可以**使用的方法的实现**，以供链接，形成我们自己的可执行程序。【类似于我们平常写的.c/.cpp文件】

### 1.3 函数库 ###

**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?  
    **答案**: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【静态链接】,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linux“.a”windows “.lib”**
 *  **动态库**与之相反,在编译链接时【动态链接】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linux“.so”windows".dll",\*\*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。 **gcc hello.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。file 链接后的可执行文件可以查看可执行文件的构成【默认情况下，形成的可执行文件是动态链接的】
 *  gcc 文件 -o 可执行文件 【动态链接】 gcc 文件 -o 可执行文件 -static 【静态链接】【静态链接的可执行文件是非常大的，所以我们是用默认的动态链接】
 *  静态库编译软件包：**yum install glibc-static** 【C语言】  
    **yum install libstdc++ -static**【C++】

**静态库和动态库优缺点：**

*  动态链接库：**优点**：大家共享一个库，可以节省资源 **缺点**：如果库缺失，会导致几乎所有程序失效
 *  静态链接库：**优点**：不依赖任何库，程序可以独立执行 **缺点**：浪费资源

### 1.4 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。

**gcc选项技巧**

*  ESc,iso

## 二、linux调试器-gdb使用 ##

### 2.1 背景 ###

*  **程序的发布方式**有两种，debug模式和release模式
 *  Linux gcc/g++出来的二进制程序，**默认是release模式**【默认生成的可执行文件，是**无法调试**的。-g】【debug才能调试】
 *  **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 【gcc 文件 -o 可执行文件 -g】【调试的可执行文件体积会大一点，因为还有调试信息】

### 2.2 开始使用 ###

**gdb 可执行文件**  
**退出： ctrl + d 或 quit**

*  当编译器不支持C99，可以：gcc 文件 -o 可执行文件 -std=C99
 *  readelf -S 可执行文件 可以看到调试信息
 *  readelf -S 可执行文件 | grep debug【注意这里生成的是可执行文件是debug的】 可以看到debug的调试信息

**调试命令：**

*  l 显示代码
 *  （list 或 **l） 行号**：显示源代码，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。【断点停止，c ,到达下一个断点】
 *  **n 或 next**：单条执行。【逐过程】
 *  s 或step：进入函数调用 【逐语句】
 *  **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（b）** ：查看断点信息。
 *  finish：执行到当前函数，然后停下来等待命令
 *  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【断点到断点】
 *  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（d 序号【序号可以用info b 查看】）：删除**序号为n**的断点  
    ![在这里插入图片描述][28f4288e83974826a0e75a5c75054699.png]
 *  disable breakpoints：禁用断点
 *  enable breakpoints：启用断点
 *  info(或i) breakpoints（info b）：参看当前设置了哪些断点
 *  display 变量名：（常显示）跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
 *  **undisplay 序号**：（取消常显示）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
 *  回车 可以显示上一次gdb执行的结果

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## 总结 ##

以上就是今天要讲的内容，本文详细地介绍了Linux编译器-gcc/g++的使用、linux调试器-gdb的使用，希望给友友们带来帮助！

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