项目九 使用gcc和make调试程序

项目九 使用gcc和make调试程序

#职业能力目标和要求
1，理解程序调试。
2，掌握利用gcc进行调试的方法。
3，掌握使用make编译的方法。

9.1 了解程序的调试

9.1.1 编译时错误

• 主要是语法错。

9.1.2 运行时错误

• 编译器检查不出这类错误，仍然可以生成可执行文件，但是运行时会出错而导致程序崩溃。

• 要区分编译时和运行时。

9.1.3 逻辑错误和语义错误

• 如果程序里有逻辑错误，编译和运行都会很顺利，看上去也不产生任何错误信息，但是程序没有干它该干的事情，而是干了别的事情。

9.2 使用传统程序语言进行编译

9.2.1 安装GCC

1，认识GCC

• GCC是一套由GNU开发的编程语言编译器，以GPL许可证发行的自由软件。
• 可以处理C语言等。

2，安装GCC

#1，检查是否安装
[root@localhost ~]# rpm -qa | grep gcc
libgcc-4.8.5-39.el7.x86_64	#没有安装

#2，如果系统还没有安装GCC软件包，可以使用yum命令安装所需软件包。
#挂载ISO安装映像:
[root@localhost ~]# mount /dev/cdrom /iso
#制作用于安装的yum源文件
[root@localhost ~]# vim /etc/yum.repos.d/dev.repo
# /etc/yum.repos.d/dvd.repo
# or for ONLY the media repo, do this:
# yum --disablerepo=\* --enablerepo=c6-media [command]
[dvd]
name=dvd
baseurl=file:///iso
gpgcheck=0
enabled=1
#使用yum命令查看GCC软件包的信息
[root@localhost ~]# yum info gcc
#使用yum命令安装GCC。
[root@localhost ~]# yum clean all		#清除缓存
[root@localhost ~]# yum -y install gcc		#Complete!表示安装成功
#所有软件包安装完毕，可以使用rpm命令再一次进行查询
[root@localhost ~]# rpm -qa | grep gcc
libgcc-4.8.5-39.el7.x86_64
gcc-4.8.5-39.el7.x86_64

9.2.2 单一程序：打印 hello world

1，编辑程序代码即源码

[root@localhost ~]# vim hello.c
#include 		#这个#号不是注解
int main(void)
{
     printf("Hello World\n");
}

2，开始编译与测试运行

[root@localhost ~]# gcc hello.c
[root@localhost ~]# ll hello.c a.out	#默认生成的文件
-rwxr-xr-x. 1 root root 8360 Nov 28 14:17 a.out
-rw-r--r--. 1 root root   68 Nov 28 14:16 hello.c
[root@localhost ~]# ./a.out
Hello World

#要生成目标文件（object file），进行其他操作，而且执行文件的文件名也不能用默认的a.out
[root@localhost ~]# gcc -c hello.c
    [root@localhost ~]# ll hello.*
-rw-r--r--. 1 root root   68 Nov 28 14:16 hello.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Nov 28 14:29 hello.o		#目标文件
[root@localhost ~]# gcc -o hello hello.o
[root@localhost ~]# ll hello*
-rwxr-xr-x. 1 root root 8360 Nov 28 14:30 hello		#可执行文件（-o的结果）
-rw-r--r--. 1 root root   68 Nov 28 14:16 hello.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Nov 28 14:31 hello.o
[root@localhost ~]# ./hello
Hello World

9.2.3 主程序，子程序链接，子程序的编译

1，撰写所需要的主程序、子程序

#我们以thanks.c这个主程序去调用thanks_2.c子程序
[root@localhost ~]# vim thanks.c
#include 
int main(void)
{
      printf("Hello Word\n");
      thanks_2();
}

[root@localhost ~]# vim thanks_2.c
#include 
void thanks_2(void)
{
      printf("Thak you\n");
}

2，进行程序的编译与链接（Link）

1，开始将源码编译成为可执行的binary file。
[root@localhost ~]# gcc -c thanks.c thanks_2.c
[root@localhost ~]# ll thanks*
-rw-r--r--. 1 root root   71 Nov 28 14:40 thanks_2.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Nov 28 15:55 thanks_2.o	<==生成的目标文件
-rw-r--r--. 1 root root   86 Nov 28 15:55 thanks.c
-rw-r--r--. 1 root root 1560 Nov 28 15:55 thanks.o		<==生成的目标文件
[root@localhost ~]# gcc -o thanks thanks.c thanks_2.c
[root@localhost ~]# ll thanks*
-rwxr-xr-x. 1 root root 8424 Nov 28 15:56 thanks
-rw-r--r--. 1 root root   71 Nov 28 14:40 thanks_2.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Nov 28 15:55 thanks_2.o
-rw-r--r--. 1 root root   86 Nov 28 15:55 thanks.c
-rw-r--r--. 1 root root 1560 Nov 28 15:55 thanks.o		<==生成可执行标文件

2，执行可执行文件
[root@localhost ~]# ./thanks
Hello Word
Thak you    

9.2.4 调用外部函数库：加入链接的函数库

#计算三角函数里面的sin90°，大多数程序语言都使用弧度而不是“角度”，180度等于3.14弧度。
[root@localhost ~]# vim sin.c
#include 
int main(void)
{
      float value;
      value = sin ( 3.14 / 2 );
      printf("%f\n",value);
}
#该结果会报错，我们编译时加入额外函数库链接的方式
[root@localhost ~]# gcc sin.c -lm -L/lib -L/usr/lib
[root@localhost ~]# ./a.out
<==I:是加人某个函数库( library) 的意思。
<==m.县libm.so函数库，其中，lib与扩展名(.a或.so)不需要写。

9.2.5 GCC的简易用法（编译、参数与链接)

1，仅将原始码编译成为目标文件，并不制作链接等功能。

[root@localhost ~]# gcc -c hello.c

• 会生成hello.o文件，但不会产生二进制可执行文件。

2，在编译的时候，依据作业环境给予执行速度优化。

[root@localhost ~]# gcc -c hello.c -O

3，在进行二进制可执行文件制作时，将链接的函数库与相关的路径填入

[root@localhost ~]# gcc sin.c -lm -l/usr/lib -I/usr/include

• -lm指的是libm.so或libm.a函数库文件。
• -L后面接的路径是刚刚上面那个函数库的搜索目录。
• -I后面接的是源码内的include文件所在的目录。

4，将编译的结果生成某个特定文件。

[root@localhost ~]# gcc -o hello hello.c

• -0后面接的是要输出的二进制可执行文件名。

5，在编译的时候，输出较多的信息说明。

[root@localhost ~]# gcc -o hello hello.c -Wall

9.3 使用make进行宏编译

9.3.1 为什么要用make

**1，make功能：**可以简化编译过程里面所下达的命令

**2，案例：**假设执行文件里面包含了4个源码文件，分别是main.c、haha.c 、sin value.c和cos _value.c, 这4个文件的功能如下。

• main.c：主要目的是让用户输人角度数据与调用其他3个子程序。
• haha.c：输出一堆信息。
• sin value.c：计算用户输人的角度( 360)正弦数值。
• cos value.c：计算用户输人的角度( 360)余弦数值。

[root@localhost ~]# mkdir /c
[root@localhost ~]# cd /c
[root@localhost c]# vim main.c
#include 
#define pi 3.14159
char name[15];
float angle;

int main(void)
{  printf ("\n\nPlease input your name: ");
   scanf ("%s", &name);
   printf ("\nPlease enter the degree angle (ex> 90): " );
   scanf ("%f", &angle );
   haha(name);
   sin_value(angle);
   cos_value(angle);
}

[root@localhost c]# vim haha.c
#include 
int haha(char name[15] )
{
   printf ("\n\nHi, Dear %s, nice to meet you.", name);
}

[root@localhost c]# vim sin_value.c

#include 
#define pi 3.14159
float angle;
void sin_value (void)
{
   float value;
   value = sin( angle / 180.* pi );
   printf ("\nThe Sin is: %5.2f\n", value);
}

[root@localhost c]# vim cos_value.c
#include 
#define pi 3.14159
float angle;
void cos_value(void)
{
   float value;
   value=cos(angle/180. * pi);
   printf ("The Cos is: %5.2f\n", value) ;
}

1,先进行目标文件的编译，最终会有4个*.o的文件名出现。
[root@localhost c]# gcc -c main.c
[root@localhost c]# gcc -c haha.c
[root@localhost c]# gcc -c sin_value.c
[root@localhost c]# gcc -c cos_value.c

2,再链接形成可执行文件main,并加人libm的数学函数。
[root@localhost c]# gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm -L/usr/lib -L/lib

3,本程序的运行结果，必须输人姓名、360度角的角度值来完成计算。    
[root@localhost c]# ./main    
Please input your name: Bobby
Please enter the degree angle (ex> 90): 30
Hi, Dear Bobby, nice to meet you.
The Sin is:  0.50
The Cos is:  0.87
    
    
4,用一个步骤完成上述操作
#先编辑makefile这个规则文件，内容是制作出main这个可执行文件
[root@localhost c]# vim makefile    
main: main.o haha.o sin_value.o con_value.o
        gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
#尝试使用makefile制订的规则进行编译
[root@localhost c]# rm -f main *.o	<==先将之前的目标文件删除
[root@localhost c]# make
cc    -c -o main.o main.c
cc    -c -o haha.o haha.c
....       

9.3.2 了解makefile的基本语法与变量

1，基本的Makefile守则

目标(target):目标文件1  目标文件2
<tab>  gcc  -0  欲创建的可执行文件  目标文件1  目标文件2

注：创建可执行文件的语法就是按“Tab”键开头的那一行。

• 在makefile当中的#代表注解。
• 需要在命令行(例如gcc这个编译器命令)的第一个字节按 “Tab” 键。
• 目标(target) 与相关文件(就是目标文件)之间需以“:” 隔开。

#例如执行一个命令就直接清除掉所有的目标文件与可执行文件
(1)先编辑makefile 来建立新的规则，此规则的目标名称为clean。
[root@localhost c]# vim makefile    
main: main.o haha.o sin_value.o con_value.o
        gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm
clean:
        rm -f main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o

(2)以新的目标(clean)测试，看看执行make的结果。            
[root@localhost c]# make clean
rm -f main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o

(3)我们可以通过shell script的“变量”来简化Makefile。
[root@localhost c]# vim makefile    
LIBS = -lm
OBJS =  main.o haha.o sin_value.o con_value.o
main:$(OBJS)
        gcc -o main $(OBJS) $(LIBS)
clean:
        rm -f main $(OBJS)                   

• 变量与变量内容以“=” 隔开，同时两边可以有空格。
• 变量左边不可以按“Tab"键，例如上面范例的第一行LIBS左边不可以按“Tab’键。
• 变量与变量内容在“=”两边不能具有“:”。
• 习惯上，变量最好是以“大写字母”为主。
• 运用变量时，使用$ {变量}或$ (变量)。
• 该shell的环境变量是可以被套用的，例如提到的CFLAGS这个变量。
• 在命令行模式也可以定义变量。

**2，**由于GCC在进行编译的行为时，会主动地去读取CFLAGS这个环境变量，所以，可以直接在shell定义这个环境变量，也可以在makefile文件里面去定义，或者在命令行当中定义。

[root@localhost c]# CFLAGS="-Wall" make clean main
#这个操作在make上进行编译时，会取用CFLAGS的变量内容

#也可以这样：
[root@localhost c]# vim makefile    
LIBS = -lm
OBJS =  main.o haha.o sin_value.o con_value.o
CFLAGS = -Wall
main:$(OBJS)
        gcc -o main $(OBJS) $(LIBS)
clean:
        rm -f main $(OBJS)              

3，环境变量使用的规则如下：

• make 命令行后面加上的环境变量优先。
• makefile 里面指定的环境变量第二。
• shell原本具有的环境变量第三。