Linux系统编程01

C语言程序编译过程

多个源文件生成一个可执行文件的过程
预处理阶段主要是将带 # 号的类似于 #include #define #ifdef等进行处理替换

gcc -S

下面讲解C语言源代码编译成汇编语言之后，之间的对应情况
源代码

使用gcc -S test15.c -o test15.s指令让源代码进行编译
其中gcc -S是表示生成汇编代码文件 -o test5.s是指定生成的汇编文件的文件名
main函数

func函数

总结：
（1）调用一个函数首先是要使用 push 然后 pop ,调用一个函数是用call，调用完之后要用ret，拷贝命令是mov, 加的命令是add ,减的命令是sub， lea是取地址，xor异或，关于跳转的 jmp , je, jlem，每个汇编指令都会有一个后缀，q(8字节)或者 l(4字节)
（2）所有变量，所有数组元素，*p在汇编语言中都是一样的，都是变成地址 + 长度
（3）循环 for , while , 和goto 本质是一样的
（4）函数调用，每个函数的栈帧都是独立的，传递参数值传递

汇编（assembler）

将 .s的汇编文件生成目标文件
as test.s -o test.o
这条指令就可以帮我们将汇编文件生成目标文件，但是此时的目标文件还不能执行，还需要经过链接
然后可以通过nm指令查看是否有未连接的函数
nm test.o

我们可以看到途中红点标注的显示U的函数表示我们还不知道其地址是多少，所以如果直接运行的话就会找不到这些函数，所以就不能直接运行
gcc -c test.c -o test.o指令可以直接从*.c文件直接生成*.o文件
汇编命令可以用objdump -d test.o命令执行反编译，直接将汇编文件转为*.c文件

链接所做的事情，把调用函数的名字转换成地址
可以使用 ld命令进行链接，但是我们一般不会直接使用ld命令进行连接，因为我们使用ld命令进行连接二进制的文件，可能里面又会调用其它的文件，这样给我们进行连接就提高难度，因此一般都是用gcc命令去间接调用

函数/全局变量 定义0次或者超过2次会报链接错误
缺了main函数也会报链接错误
如果编译器提示第几行出错，那就是编译错误
如果编译器找不到第几行出错，那就是链接错误
报错信息里面出现ld时也是链接错误

执行可执行程序
执行可执行程序一定要加 ./ 这是为了避免和内置命令发生冲突

库文件
库文件（*.o-->*.a/*.so）也被称为轮子，公用工具；其本质就是特殊的*.o文件，他人写好的公开发行的

静态库和动态库
轮子打包到产品中，静态库
轮子在运行时加入到产品中，动态库
特点：静态路的大小更大，动态库更小；部署难度，静态库容易，动态库难；升级静态库难，动态库容易

生成静态库


我们这样单独运行某个文件都是不能成功运行的，但是我们将两个文件在一进行编译就可以成功运行

生成静态库的第一个不步骤
（1）生成目标文件
gcc -c test16_add.c -o test16_add.o
test16_add.c方法源文件
（2）打包成静态 库文件
ar crsv myAdd.a test16_add.o
myAdd.a库名字
（3）移动到系统搜索目录下 /usr/lib
sudo cp myAdd.a /usr/lib
（4）链接的时候加上 -lmyAdd
如果不加 -l 那么是默认链接目标文件，如果有了-l会链接我们的库文件

动态库进行链接

生成动态库

（1）编译成目标文件
动态库是加载在栈和堆中件的共享库映射区
生成的地址都是相对地址 ---->生成的代买为位置无关代码
gcc -c test16_add.c -o add.o -fpic在编译的时候加上-fpic就可以实现动态链接
（2）打包,生成动态库文件
gcc -shared add.o -o libadd.so

（3）移动到系统库目录
sudo cp myAdd.so /usr/lib
（4）链接加上 -myAdd
gcc test.o -o test -myAdd

（5）编译之后可以通过ldd test查看动态链接库信息

动态库的运行会受到系统库的影响
如果我们将打包好放在系统目录里面的动态库删除，在重新更改动态库源文件，在进动态库生成，在放入系统目录，只要我们动态库的名字不变，我们直接运行程序的目标文件也可以成功运行，并且运行结果会按照更新的动态库运行

软链接 符号链接

当我们进行动态库更新时，往往会出现我们在更新完动态库之后，程序整体运行会出BUG,这时候我们希望程序能够进行回滚，回到之前没有出BUG的动态库版本，但是我们链接的动态库名称都是一样的，如果我们给新的动态库使用新的名称然后重新链接这样会很麻烦，那么我们可以怎么做呢
使用软链接可以完美解决这个问题，一般我们在更新动态库的时候我们都会在动态库*.so文件末尾加上更新的版本号，这时我们可以将系统库中 myAdd文件用软链接的方式链接到新导入的动态库上，如果出现BUG，我们只需要修改myAdd文件的软链接指向，便能成功切换回原动态库

（1）将刚刚创建的动态库重新改名为其动态库名+版本号，此时在运行程序，程序找不到库

（2）通过软链接指令将刚刚改名的动态库链接到 libadd.so文件
sudo ln s libadd.so.0.1 libadd.so


这是在运行原目标文件又可以正常运行

（3）修改动态库源文件，重新生成动态库，将动态库命名为动态库名称+版本号，将动态库移动到系统库，删除原先的动态库 libadd.so的软链接 ，重新建立新链接指向新的动态库

（4）重新运行目标文件，目标文件按照更新的动态库执行结果返回

如果我们需要回滚，回到之前的动态库，那么在进行重新软链接就可以实现回滚

gcc的其它选项

-D在源文件中添加宏定义
gcc test.c -D DEBUG 添加#define DEBUG
-I增加头文件搜索目录
gcc src/test.c I include/test.c源文件搜索头文件不仅仅是在当前目录下进行搜索，还会在include目录下进行搜索
-O编译优化
是由编译器作者实现的，这个指令会更具一定能的规则区修改指令执行的顺序和内存的位置
（1）结果不会变
（2）指令数量变少，执行速度变快
（3）但是会影响程序员进行调试，因为代码顺序会改变，因此调试就不会按照我们想象的步骤执行，因此给调试增加了难度
优化指令分0，1，2，3级，0一般就是不优化，1一般是普通产品进行优化，2一般是开源项目优化，3更深的优化
优化越大，C与汇编的对应就乱了

GDB

可以启动程序打断点进行单步调试，除了可以单步调试，如果当程序执行时报错，还会返回类似于黑匣子的记录信息，可以让我们更好的定位错误
GDB原理：
（1）不要开代码优化 -O 0就是不开优化
（2）补充调试信息添加 -g
gcc -c test.c -o test.o -o0 -g
gcc test.o -o test
或者一步到位gcc test.c -o test -o0 -g
(3)gdb test调试程序

GDB命令

list / l [文件名：][行号][函数] 默认每次展示10行代码，也可以直接用 l 代替 list
run / r 运行程序
break / b [行号][函数] 打断点
continue /c 继续运行，运行至下一个断点位置
step / s 单步调试,系统调用函数例如printf也会跳进函数一步一步执行，VS的F11
next / n 单步调试，不会跳进系统调用函数VS的F10
finish 跳出本次函数调用
info break / ib 查看断点信息
delete [编号] 删除断点
delete 删除所有断点 （不加参数删除所有，记得再输一个Y）
ignore [num] [count] 忽略num断点count次（对于循环有效）
print / p 表达式 可以查看数据，或者地址等信息
display 表达式 可以自动监视某个值或者表达式的结果，不用手动进行输出
info desplay 查看监视信息
undisplay 编号 删除指定编号的display
在gdb中查看内存

x/3tw arr
查看arr数组 查看3个单位，以字节形式查看 每次查看4字节

检查奔溃的程序

”黑匣子“ ----->core文件（记录程序奔溃时刻内存的堆栈情况）
（1）编译加上 -g -o0
gcc

报错出现段错误，并且告诉我们core文件已经保存
但是当我们查看文件内目录发现没有发现相应的core文件，这是因为系统会默认限制core文件的大小

我们可以看到系统将core的文件限制改为0，同时在这个文件中我们也可以看到其他文件的文件大小限制

ulimit -c unlimited执行指令将core文件大小限制改为无限大，这样的设置只能影响到当前终端，下次启动又会变成0
更改限制大小之后一般再进行编译一般都是可以看到core文件，如果看不到core文件执行一下操作
更改限制还看不到core文件操作：
进入root账户向文件/proc/sys/kernel/core_pattern中添加core
退出root账户，并且查看系统对core文件的限制
然后在运行

此刻就可容易看到core文件

gdb test17 core查看core文件

在gdb中bt指令查看堆栈情况（以上错误空指针错误）

命令行参数（传递给main函数的参数）

没有参数只有main函数本身

有参数传递

gdb添加命令行参数