Linux下gcc/g++编译器gdb调试器和makefile的使用

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一、gcc的使用

首先我们知道一个C/C++程序运行的过程如下

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)

那linux下gcc又是怎么执行这其中的每一步呢？

gcc语法：

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。
• 实例: 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”文件为已经过预处理的C原始程序。

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,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

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”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
• 实例: gcc –c hello.s –o hello.o

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

运行选项 ESc , 文件后缀 iso

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。

g++用来编译C++，使用方法基本类似gcc

二、gdb的使用

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

进入gdb调试模式

调试命令：

• 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。
  

• r或run：运行程序。遇到断点停下，没有断点会直到程序结束。
  

• start ：运行程序到main函数的第一个执行（xing）行（hang） 停下来。

• n 或 next：逐过程，单条执行。
  

• s或step：逐语句，进入函数调用

• break(b) 行号：在某一行设置断点
  

• info b/break ：查看断点信息。
  

• b/break 函数名：在某个函数开头设置断点
  

• delete/d n：删除序号为n的断点

• 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。

• display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值（常显示）

• continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序（运行到下一个断点）

• finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令

• until X行号：跳至X行

• delete breakpoints（编号）：删除所有断点

• 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

• undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪

• 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

• set var：修改变量的值

• quit：退出gdb

三、Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

3.1 概念

• 一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂
  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，极大的提高了软件开发的效率。
• make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
• make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

3.2 使用

我们在Makefile里面写上文件和文件的依赖关系和依赖方法，就可以直接使用make命令进行使用该方法。
以C语言编译为例：

如果有多个文件需要同时运行，在后面写上对应的依赖关系和依赖方法即可
但是make在文件没有被修改的时候只能使用一次，不能多次使用

Makefile里面可以写一种叫伪目标的东西，它表示总是可以运行
可以用来清理解决方案

Makefile常用的一些通配符可以简化代码：

• $@：表示依赖关系中的目标文件（冒号左侧）。
• $^：表示依赖关系中的依赖文件列表（冒号右侧全部）。
• $<：表示依赖关系中的第一个依赖文件（冒号右侧第一个）。
• %：表示同类型的文件。

3.3 原理

make是如何工作的，在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，

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。

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