Linux环境基础开发工具的使用（下）

Linux编译器 - gcc/g++

• 背景知识

我们知道一个代码写完要变为可执行程序需要经过以下四个步骤

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)

我们知道在Linux系统不区分文件后缀,因此文本文件可以设置后缀为txt来告诉用户这是一个文本文件，但是对于Linux下的各种程序是区分后缀的，而gcc和g++它们是要看文件后缀的!

gcc/g++如何使用

• gcc只可以编译C语言
• g++C和C++都可以编译

语法：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
gcc code.c -o code

-o 将处理结果输出到指定文件，该选项后需紧跟输出文件名。(后面会谈到常用选项对应的作用)

预处理阶段

• 作用

• 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 code.c –o code.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

编译阶段

• 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
• gcc –S code.i –o code.s

汇编阶段

• 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
• gcc -c code.s -o code.o

链接阶段

• 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
• gcc code.o -o code
• 链接后生成的也是二进制文件。
  注意

1. gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件。
2. 若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out。

gcc选项汇总

• -E 只进行预处理，这个不生成文件，你需要把他重定向到一个输出文件里面（否则将把预处理后的结果打印到屏幕上）。
• -S 编译到汇编语言，不进行汇编和链接，即只进行预处理和编译。
• -c 编译到目标代码
• -o 将处理结果输出到指定文件，该选项后需紧跟输出文件名。
• -static 此选项对生成的文件采用静态链接。
• -g 生成调试信息（若不携带该选项则默认生成release版本）。
• -shared 此选项将尽量使用动态库，生成文件较小。
• -w 不生成任何警告信息。
• Wall 生成所有警告信息。
• -O0/-O1/-O2/-O3 编译器优化选项的四个级别，-O0表示没有优化，-O1为缺省值，-O3优化级别最高。

静态库与动态库

• 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当中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了，静态库一般以.a为后缀。
• 动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件当中，而是在程序运行时由链接文件加载库，这样可以节省系统的开销，动态库一般以.so为后缀。
  动态链接：
   优点：省空间（磁盘的空间，内存的空间），bin体积小，加载速度快。
   缺点：依赖动态库，程序可移植性较差。
  静态链接：
   优点：不依赖第三方库，程序的可移植性较高。
   缺点：浪费空间。
  
  我们也可以在最后加上 -static
  
  这也证明了动态链接比较节省空间，而静态链接比较浪费空间。

小tips：如果出现下面这种情况

//安装指令
sudo yum install glibc -static //c静态库
sudo yum install libstdc++ -static //c++静态库

• 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

在Linux当中gcc/g++默认生成的可执行程序是release版本的，是不可被调试的。如果想生成debug版本，就需要在使用gcc/g++生成可执行程序时加上-g选项。

gdb使用语法 gdb + 文件名

gdb命令汇总

调试

• run/r：运行代码
• next/n：逐过程调试。
• step/s：逐语句调试。
• until 行号：跳转至指定行。
• finish：执行完当前正在调用的函数后停下来（不能是主函数）。
• continue/c：运行到下一个断点处。

显示

• list/l n：显示从第n行开始的源代码，每次显示10行，若n未给出则默认从上次的位置往下显示.。
• list/l 函数名：显示该函数的源代码。
• print/p 变量：打印变量的值。
• print/p &变量：打印变量的地址。
• print/p 表达式：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值。
• display 变量：将变量加入常显示（每次停下来都显示它的值）。
• display &变量：将变量的地址加入常显示。
• undisplay 编号：取消指定编号变量的常显示。
• bt：查看各级函数调用及参数。
• info/i locals：查看当前栈帧当中局部变量的值。

断点

• break/b n：在第n行设置断点。
• break/b 函数名：在某函数体内第一行设置断点。
• info breakpoint/b：查看已打断点信息。
• delete/d 编号：删除指定编号的断点。
• disable 编号：禁用指定编号的断点。
• enable 编号：启用指定编号的断点。

退出

• quit/q：退出gdb。

Linux项目自动化构建工具 - make/Makefile

make/Makefile的意义

• 一个工程的源文件不计其数，按照其类型、功能、模块分别放在若干个目录当中，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，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是一条命令，Makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

使用make/makefile

依赖关系 ：

文件A的变更会影响到文件B，那么就称文件B依赖于文件A。
eg：code.o文件是由code.c文件通过预处理、编译以及汇编之后生成的文件，所以code.c文件的改变会影响code.o，所以说code.o文件依赖于code.c文件。

• 多个源文件如何编译？？？

1. 直接gcc多个源文件进行编译 ，一步到位
2. 先用每个源文件各自生成自己的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序。gcc -c
   若是直接使用源文件生成可执行程序，那么其中一个源文件进行了修改，再生成可执行程序的时候就需要将所以的源文件重新进行编译链接。
   而若是先用每个源文件各自生成自己的二进制文件，那么其中一个源文件进行了修改，就只需重新编译生成该源文件的二进制文件，然后再将这些二进制文件通过链接生成可执行程序即可。
   编译链接的时候不需要加上头文件，因为编译器通过源文件的内容可以知道所需的头文件名字，而通过头文件的包含方式（“尖括号”包含和“双引号”包含），编译器可以知道应该从何处去寻找所需头文件。

注： 一般将这种clean的目标文件设置为伪目标，用.PHONY修饰，伪目标的特性是：总是被执行。

原理

• make会在当前目录下找名字为“Makefile”或“makefile”的文件。
• 如果找到，它会找文件当中的第一个目标文件，在上面的例子中，它会找到mytest这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
• 如果mytest文件不存在，或是mytest所依赖的后面的test.o文件和main.o文件的文件修改时间比mytest文件新，那么它就会执行后面的依赖方法来生成mytest文件。
• 如果mytest所依赖的test.o文件不存在，那么make会在Makefile文件中寻找目标为test.o文件的依赖关系，如果找到则再根据其依赖方法生成test.o文件（类似于堆栈的过程）。
• 当然，你的test.c文件和main.c文件是存在的，于是make会生成test.o文件和main.o文件，然后再用test.o文件和main.o文件生成最终的mytest文件。
• 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。
• 在寻找的过程中，如果出现错误，例如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错。