Linux基本开发工具

一、编译器——gcc、g++

gcc和g++的用法一样。主要就是gcc编译C语言的代码，g++编译的C++代码（也可以编译C语言，但是不建议）。所以下面的介绍以gcc为例。

1. 安装 gcc/g++

安装gcc

• yum install -y gcc

安装g++

• yum install -y gcc-g++ libstdc++-devel

2. 使用

语法：gcc [选项] [要编译的文件] [选项] [目标文件]
选项：

• -o：生成的可执行文件，指定名称
• -static：对生成的文件采用静态链接（链接库讲）

1. -E：让gcc在预处理结束后停止编译，生成的后缀为.i的文件是经过预处理的原始程序
2. -S：进行编译不进行汇编，生成的后缀为.s的文件是编译生成的汇编语言
3. -c：进行汇编操作，生成的后缀为.o的目标文件（可重定位目标二进制文件）是汇编后生成的二进制语言

在之前的程序运行和预处理博客中介绍了改内容，可以回顾一下。

直接编译生成：

预处理：

编译：

汇编：

链接：

说明：既然是链接形成，那需要链接什么呢？将函数的声明和函数的定义联系起来。例如在我们的代码中调用printf函数，但是在stdio.h中只有函数的声明，而函数的实现定义在链接函数库中。

软件：

3. 链接库

源文件在生成可执行程序时，这一步中重要步骤就是链接函数库。而链接库一般分为两种：静态链接库和动态链接库。

C/C++静态库安装：

C语言静态库安装：yum install -y glibc-static
C++语言静态库安装：yum install -y libstdc++-static

静态链接库：

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。生成后链接库被删除依旧会正常运行。其后缀名一般为".a"

动态链接库：

编译连接时没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是程序运行时链接文件加载库。节省了系统开销，但是一旦链接库被删除，程序无法运行。其后缀名一般为".so"

产生的可执行文件体积比较：

后缀：

	动态库后缀	静态库后缀
Linux	.so	.a
Windows	.dll	.lib

拓展：

1. libname.so.xxx 其中name就是库的名称
2. C语言标准库：本质就是文件
3. 在CentOS7.6，库文件存放在/usr/lib64路径下

注意：

1. Linux默认生成的二进制程序是使用动态库（共享库），想要使用静态库，则在选项中加-static选项。eg:gcc [源文件] -o [目标程序] -static这个目标程序体积会变大。
2. 如果没有动态库，只有静态库，不加-static，也可以编译生成可执行文件。
   -static： 本质改变优先级
3. 一个程序可以混合使用动静态库，但是加-static所有链接库要求全变成静态库。

4. 拓展命令：od/file/ldd/readelf

od [filename]命令是一个在Linux系统上用于查看文件的八进制或十六进制表示的工具。它可以读取filename并以指定格式呈现filename内容，用于分析filename的二进制表示，特定的文件分析和调试任务，比如查看文件的特定字节、检查文件的编码或字符集等

file [filename]命令用于确定给定文件的类型。它通过检查文件的魔术数字（magic number）或文件内容的特征来推断文件的类型。这对于确定一个文件是文本文件、二进制文件还是可执行文件非常有用。可以判断是静态链接还是动态链接。

ldd [filename]命令用于显示一个可执行文件或共享库所依赖的共享库。可以列出一个二进制文件运行所需的所有动态链接共享库，并提供它们的路径。可以解决缺失的动态链接库或版本冲突的问题。

readelf [选项] [filename]命令用于显示一个可执行文件或共享库的ELF（可执行与链接格式）格式信息。可以获取有关目标文件（例如二进制文件或库）的很多信息，如文件类型、机器体系结构、节头表、符号表等。readelf命令用于调试和分析目标文件，了解文件的内部细节和元数据。

注意： 可执行程序形成的时候，不是无序的二进制构成，有自己的格式—ELF格式

二、自动化构建项目——make、makefile

1. 介绍

make是一条命令，makefile是一个文件，两者搭配使用完成项目自动化构建。

1. make这一命令的作用是解释makefile中指令的命令工具。
2. makefile作用就是“自动化编译”，因为一个工程中源文件很多，其按类型、功能和模块分别放在若干目录，makefile制定了一些列的规则来指定，文件编译的先后顺序，是否需要重新编译等功能。一旦写好makefile一个make指令，整个工程完全自动完成编译

2. 使用

例子

makefile文件包含：依赖关系和依赖方法

touch——change file timestamps

stat——display file or file system status

语法：stat [文件]
展示信息：包括文件的跟踪信息、大小、链接数、所有者、组、权限、状态更改时间、访问时间等，快速了解文件的基本属性

修改时间

语法：touch [选项] [filename]
选项：

• -a：修改Access时间
• -m：修改Modify时间
• -d：设定时间与日期，可以使用各种不同的格式
• -t： 设定档案的时间记录，格式与 date 指令相同

1. 更新Access时间： touch -a [filename]

2. 更新Modify时间： touch -m [filename]

3. 修改Access和Modify为指定时间：

1. touch -d [filename]
   
2. touch -t [filename]
   

点到为止，这是为下一个.PHONY知识点服务的内容

.PHONY和makefile中常用符号@

引入.PHONY

1. 现象： 连续的make没有被执行

2. 实验：

3. 结论：
当test的Modify时间比依赖关系的源文件test.c的Modify时间更新，make就不会执行，反之就会继续执行。（注意：这里时间比较方式使用时间戳来比较）

使用

如果不通过更改源文件Modify时间的方式，能不能持续make呢？答案：肯定是可以的。

那就需要把它设置成为目标，用.PHONY修饰。为目标的特性：总是被执行的
语法：.PHONY [目标文件]
演示：当然具体使用时不是这样去使用

一般使用：这样clean就总是被执行了

makefile中常用符号

$@替换了依赖关系中:左侧的内容
$^替换了依赖关系中:右侧的内容
注意：我们日常需要编译的源文件可能很多，如果自己添加会很麻烦，使用符号代替就算新增或删除源文件等行为，都不需要进行修改

在依赖方法前添加@符号，是在make执行是，不在屏幕上进行回显

使用效果:

3. 原理

当只输入make指令时的工作原理

1. make命令会在当前目录下寻找makefile/Makefile（这两个文件名都可以找得到）文件。
2. 找到之后，会找makefile中第一个目标文件，也就是上例中的test，并把这个文件当作最终的目标文件
3. 如果这个最终文件不存在，并且所依赖的test.c文件的Modify的时间要比test文件新，则它就会执行后面定义的依赖方法来生成test文件
4. 如果test所依赖的test.c文件不存在，那么make会在当前文件找test.c文件的依赖性，如果找到则生成，然后返回到上一步骤（有点像堆栈调用）

注意：在寻找过程中，如果依赖文件找不到则直接报错，对于所定义的命令错误，或编译不成功，make根本不理。如果不需要依赖文件，就如同上例中的clean，就直接执行依赖方法。

三、调试器——gdb

1. 安装

yum install -y gdb

2. 使用

背景

1. 程序的发布方式有两种：debug模式和release模式。
   Linux gcc/g++默认生成的二进制程序就是release模式
2. 要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序时，加上-g选项

准备工作

安装gdb：yum install -y gdb

被调试的代码：

makefile中的代码：

查看可执行程序debug信息：

调试

语法：gdb [可执行文件]
调试时使用的命令：

• Ctrl + d 或 quit（q）：退出
• list(l) [行号]：显示改行前后的代码，一次显示十行。下次不输入指令直接回车，接着上次的位置往下列。
• list(l) [函数名]：列出该函数的源代码
• break(b) [行号]：在改行设置断点
• break(b) [函数名]：在函数开头设置断点（有效代码处）
• info break(b)：查看断点信息
• disable breakpoints：禁用断点（注意breakpoints是查看断点信息最前面Num那一列的数字）
• enable breakpoints：启用断点
• run( r )：运行程序（相当于vs 2019中的F5）
• continue( c )：执行到下一个断点
• next(n)：单条执行（相当于vs 2019中的F10） 逐过程
• step(s)：进入函数调用（相当于vs 2019中的F11）逐语句
• print( p ) [变量名]：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或调用函数
• display [变量名]：跟踪查看变量，每次停下来都显示它的值（监视窗口）
• undisplay：取消对先前设置变量的跟踪（可以指定编号——也是在最前面一列）
• until [行号]：执行到改行
• breaktrace(bt)：查看函数栈帧
• delete breakpoints：删除所有断点（可以跟序号，指定删除某一断点）
• finish：执行到当前函数返回

1. list(l)
   

2. break(b) / info break(b) / disable breakpoints / enable breakpoints / run( r ) / continue( c )
   

3. next(n) / step(s)
   

4. print( p )
   

5. display / undisplay
   

6. until
   

7. breaktrace(bt)
   

8. delete breakpoints
   

9. finish