【Linux】gcc/g++、gdb的使用

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一、前言

在学习本文前，我们先简单回顾一下源代码被转换为可执行的机器指令的每个过程：

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. 链接（生成可执行文件或库文件)
   

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二、gcc的基本使用

gcc是英文词组“GNU Compiler Collection”的缩写，其功能是用于C/C++语言编译器。gcc是开源领域使用最广泛的编译工具之一，具有功能强大、兼容性强，效率高等特点。

语法：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

1. 预处理

预处理的功能主要包括：替换宏定义、展开头文件、条件编译处理、去注释等。
预处理指令是以#号开头的代码行。

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”文件为经过预处理的 c 原始程序。

2. 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”，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。
例:

 gcc -S hello.i -o hello.s

3. 汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件

选项“-c”，使用该选项后就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了

例:

 gcc -c hello.s -o hello.o

4. 链接

在成功编译之后,就进入了链接阶段。

例:

gcc hello.o -o hello

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三、函数库

在上面涉及到一个很重要的概念: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。

那么是在哪里实现了“printf”函数呢?

答案是：系统把这些函数实现都放到名为 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。

• 函数库的分类：函数库一般分为静态库和动态库

1. 静态库：
   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系统库文件了。其后缀名一般为“.a”
   -static：对生成的文件采用静态链接

2. 动态库：
   动态库与静态库相反，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

file命令：识别文件类型

动态链接：

静态链接：

ldd命令用于打印程序或者库文件所依赖的共享库列表

去掉前缀lib，去掉后缀. so剩下的就是库名称，所以lib c .so.6 是c语言的函数库

我们经常使用的很多命令都有对c库动态链接，如果我们删除c库那么这些命令也就无法使用了，这里就不演示了。

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四、gcc常用选项总结

选项	作用
-E	只进行预处理，这不会生成 .i 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，生成 .s 文件
-c	编译到目标代码，生成 .o 文件
-o	指定生成输出文件
-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，但是需要系统有动态库
-O0	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
-O1
-O2
-O3
-w	不生成任何警告信息
-Wall	生成所有警告信息

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五、gdb的使用

1. 背景知识

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

# makefile
test:test.c                                                                                                
  gcc -o test test.c -std=c99 -g # 需带上-g选项
.PHONY:clean                    
clean:      
  rm -f test

2. 基本使用

用于测试的源文件：

#include 
int add ( int start, int end)
{
	int sum = 0;
	for (int i = start; i <= end;++i)
	{
		sum += i;
	}
	return sum;
}
int main()
{
	int ret = add (0, 100);
	printf ( "%d\n" , ret);
	return 0;
}

使用命令行：gdb binFile 即可开始调试

退出： ctrl + d 或 quit(q)

调试命令：

r/run：运行程序（vs的F5）
没有断点直接执行完毕，有断点到第一个断点停下

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

shell clear：清屏

break/b 行号：在某一行设置断点
break 函数名：在某个函数的开始设置断点
next/n：在不进入函数的情况下单步执行（vs的F10）
step/s：进入函数的情况下单步执行（vs的F11）
finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
info break：查看断点信息

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 ，可以理解为跳到下一个断点

delete breakpoints：删除所有断点
delete breakpoints n：删除序号为n的断点 ，注意是序号不是行号
disable breakpoints：禁用断点
enable breakpoints：启用断点

display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值 （相当于vs的监视窗口）
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(或i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
quit：退出gdb

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