【Linux】第四篇——Linux环境下的工具(二)(yum + vim + gcc/g++ +gdb)

简介: 【Linux】第四篇——Linux环境下的工具(二)(yum + vim + gcc/g++ +gdb)

编译器gcc/g++


背景知识


在计算机组成原理,有过详细讲解,感兴趣的同学可以去看一下,这里做简要概述。

  • 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)

gcc如何完成编译和链接


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。
gcc -E test.c -o test.i

image.png

  • 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。

image.png

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,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。
gcc -S test.i -o test.s

image.png

image.png

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
  • 读者在此可使用选项"-c"就可以看到汇编代码已转化为".o"的二进制目标代码了
gcc -c test.s -o test.o

image.png

image.png

注意:汇编形成的二进制文件,并不可以直接执行,可重定向目标文件。

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。
gcc test.o -o test

image.png

链接过程中还涉及了一个叫函数库的概念。

什么是函数库?

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,是在哪里实现"printf"函数的囊?

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会到数"printf"了,而这也就是链接的作用。

静态库和动态库

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。

image.png

  • gcc默认生成的二进制程序,是动态链接,这点可以通过file命令验证。

image.png

  • 动态链接和静态链接
  • 动态链接:运行时链接文件加载库,节省系统开销
  • 静态链接:编译链接时,将库中的代码拷贝进可执行文件中,直接使用。
  • 编译文件的指令,下面test是自己命名的可执行程序
gcc test.c -o test

image.png

我们在linux下使用gcc编译链接,都是默认动态链接,我们加上选项-static就可以使用静态链接

绝大多数服务器都没有安装静态库,我们可以先查看libc.a是否已经安装

命令:sudo find / -name 'libc.a'
  • redhat/centos系列安装
sudo yum install glibc-static
  • debian/ubuntu系列安装
sudo apt-get install libc6-dev

具体请看此篇文章:(181条消息) glibc-static安装_itas109的博客-CSDN博客_glibc-static

安装完毕后,我们来实现编译命令;

gcc test.c -o test_static -static

image.png

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

调试器ghb


介绍


有了文本编辑器和编译器,接下来就是写完程序可能会有bug,这个时候我们就需要调试器了。Linux下一般用gdb这个工具来进行调试。

下面我们用下面这条指令来查看程序的段构成:

readelf -S test

image.png

可以发现,这里没有debug信息,我们知道,如果想要调试每个程序,这个程序中必须要包含debug信息,这里编译默认生成的可执行程序是release版本的,想调试需要生成debug版本的可执行程序。

所以执行一下指令生成debug的程序:

gcc mytest.c -o test -g

执行完之后,再来查看它的段构成,可以发现这里有debug信息,说明这个程序时可以调试的。

image.png

小结:

  • 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
  • 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

使用


调试的代码:

image.png

  • gdb+文件,开始调试程序

image.png

  • break n(行号)和break 函数名,在n行打断点或在某个函数打断点。也可以用简写b

image.png

  • info break:查看断点信息。其中enb是断点是否被我用,disp是断点命中状况

image.png

  • list 行号或函数名:显示binFile源代码,接着上次的位置往下列,每次列10行或列出某个函数的源代码

image.png

  • r或run:运行程序。

image.png

  • n 或 next:单条执行。

image.png

  • s或step:进入函数调用

image.png

  • 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
  • finish:执行到当前函数返回,然后停下来等待命令
  • 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
  • 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

image.png

  • 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

今天就到这里啦,如果对你有帮助的话,那就一赞三连吧,你的支持就是我持续更新的动力,爱你吆!!!

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