1、第3章 Linux下C编程基础,3.1 GCC程序编译 3.2 GDB程序调试 3.3 Makefile工程管理,3.1 GCC程序编译,Linux系统下的gcc（GUN C Compiler）是GUN推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，是GUN代表作之一。gcc可以在多种硬件平台上编译出可执行程序，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%-30%。 Gcc编译器能将C、C+语言源程序、汇编程序编译、链接成可执行文件。在Linux系统中，可执行文件没有统一的后缀，系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。 gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构
2、的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。,Gcc编译过程,Gcc编译程序时，编译过程可以被细分为四个阶段： 预处理(Pre-Processing) 编译(Compiling) 汇编(Assembling) 链接(Linking),文件类型,Gcc通过后缀来区别输入文件的类别： .c为后缀的文件：C语言源代码文件 .a为后缀的文件：是由目标文件构成的库文件 .C、.cc或.cxx为后缀：C+源代码文件 .h为后缀的文件：头文件 .i为后缀的文件：是已经预处理过的C源代码文件 .ii为后缀的文件：是已经预处理过的C+源代码文件 .o为后缀的文件：是编译后的目标文件 .s为后缀的文件
3、：是汇编语言源代码文件 .S为后缀的文件：是经过预编译的汇编语言源代码文件,基本用法,Gcc最基本的用法是：gcc 选项 要编译的文件 选项 目标文件目标文件可以缺省，默认生成的可执行文件命名为：a.out gcc编译选项大约有100多个，其中多数我们不常用，这里介绍其中最基本、最常用的参数。 总体选项 告警选项 优化选项 体系结构相关选项 选项由-和字母组成，如-c、-o等。,起步（演示）,hello.c #include int main() printf(“hello worldn”);return 0; 编译和运行程序： #gcc hello.c o hello #./hello 输出
4、：hello world,gcc -预处理,在该阶段，对包含的头文件（#include）和宏定义（#define、#ifdef等）进行处理 。可以使用gcc的选项“-E” 让gcc在预处理结束后停止编译过程。 rootlocalhost gcc# gcc E hello.c o hello.i/* hello.i */ typedef int (*_gconv_trans_fct) (struct _gconv_step *,struct _gconv_step_data *, void *,_const unsigned char *,_const unsigned char *,_cons
5、t unsigned char *, unsigned char *,size_t *); # 2 “hello.c“ 2 int main() printf(“Hello! This is our embedded world!n“);return 0; ,gcc -编译阶段,接下来进行的是编译阶段，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。rootlocalhost gcc# gcc S hello.i o hello.s
6、,gcc -汇编阶段,汇编阶段把编译阶段生成的汇编程序.s转成目标文件.o，使用-c选项，可以把汇编程序转换成二进制目标代码。rootlocalhost gcc# gcc c hello.s o hello.o,gcc链接阶段,把目标代码链接起来，转换成为可执行文件。rootlocalhost gcc# gcc hello.o o hello有个重要概念：函数库。程序中没有定义printf函数，stdio.h中也只是printf的声明，printf在哪里呢？事实上，该函数的实现在名字为libc.so.6的库文件当中，该库文件在/usr/lib目录下，没有特别指定，gcc会自动到该目录下搜索库文
7、件。该库是动态库。,编译选项,-o output_filename：确定可执行文件的名称为output_filename，如果不给出该选项，gcc会给出预设的可执行文件a.out -c：只编译，不连接成可执行文件，编译器只是由输入的.c等源代码文件生成.o为后缀的目标文件。 -S：生成一个后缀为.s的汇编文件 -E：对源代码只进行预处理 -g：产生调试工具所必须的符号信息，要相对编译的程序进行调试，就必须加入这个选项。,编译选项,-O：对程序进行优化编译、链接，采用这个选项，整个源代码会在编译、链接过程中进行优化处理，这样产生的可执行文件的执行效率可以提高，但是，编译、链接的速度就相应的要慢一
8、些。 -O2：比-O更好的优化编译、链接，当然整个编译、链接过程会更慢。,编译选项举例,#include int main() double counter;double result;double temp;for(counter=0;counter2000.0*2000.0*2000.0/20.0+2020;counter+=(5-1)/4)temp=counter/1979;result=counter;printf(“Result is %lfn”,result);return 0; ,编译选项,gcc optimize.c o optimizetime ./optimize （执行文
9、件）Gcc O optimize.c o optimizetime ./optimize对比两次编译执行结果，后面执行的程序性能有很大幅度的提高,编译选项,-I dirname：将dirname所指的目录加入到程序头文件搜索目录列表中。 C程序中头文件包含两种情况： #include #include “B.h” 对于预处理程序在系统预设的头文件目录（如：/usr/include)中搜索相应的文件，而“”是在当前目录中搜索头文件。这个选项的作用是告诉编译器，如果当前目录中没有找到需要的文件，就到指定的dirname目录中去寻找 例：gcc foo.c I /home/include o foo
10、,编译选项,-L dirname：将dirname所指出的目录加入到库文件的目录列表中去。在默认状态下，连接程序lib在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的库文件，这个选项告诉连接程序，首先到-L指定的目录中去寻找，然后再到系统预设的路径中寻找。,编译选项,-lname：在连接时，装载名字为“libname.a或libname.so”的库函数，该库函数位于系统预设的目录或者由-L选项确定的目录下。例如：-lm表示连接名为“libm.a”的数学函数库。 例如：gcc foo.c L /home/lib lm o foo,编译选项,-static：静态连接库文件例如：gcc stat
11、ic hello.c o hello -shared：共享库文件，库有共享和静态两种：共享通常用.so为后缀，静态用.a为后缀。 当使用静态库时，连接器找出程序所需的函数，然后将它拷贝到可执行文件，一旦连接成功，静态程序库也就不再需要了。 共享库在执行程序内留下一个标记，指明当程序执行时，首先必须载入这个库，由于共享库节省空间，linux进行连接的缺省是首先连接共享库。 -fpic或fPIC：用于产生与位置无关的目标代码，以构造共享库,编译选项,-Wall：生成所有警告信息 -w：不生成任何警告信息 -DMACRO：定义MACRO宏，等效于在程序中使用#define MACRO,3.2 GDB
12、程序调试,GDB是GUN发布的一款功能强大的程序调试工具。GDB主要完成以下3个方面的功能： 启动被调试程序 让被调试程序在指定位置停住 当程序被停住时，可以检查程序状态(变量值),起步,#include int main() int i;long result=0.0;for(i=1;i=100;i+)result+=i;printf(“result = %d n”,result);return 0; ,GDB快速进阶,编译生成可执行文件 gcc g test.c o test 启动GDB gdb test 在main函数处设置断点 break main 运行程序 Run 单步运行 next
13、 继续运行 continue,GDB命令,启动GDB gdb 调试程序名 gdb file 调试程序名 list(l) 查看程序 break(b)函数名：在某函数入口处添加断点 break(b)行号：在指定行添加断点 break(b)文件名:行号 在指定文件的指定行添加断点 break(b)行号 if 条件 当条件为真时，指定行号处断点生效，例如：b 5 if i=10，当i等于10时第5行断点生效,GDB命令,info break 查看所有设置的断点 delete 断点编号 删除断点 run(r) 开始运行程序 next(n) 单步运行程序（不进入子函数） step(s) 单步运行程序（进入
14、子函数） continue(c) 继续运行程序 print(p) 变量名 查看指定变量值 finish 运行程序，直到当前函数结束 watch 变量名 对指定变量进行监控 quit(q) 退出gdb,3.3 Makefile工程管理,Linux程序员必须学会使用GUN make来构建和管理自己的软件工程。GUN能使整个软件工程的编译、链接只需要一个命令就可以完成。 make在执行时，需要一个命名为Makefile的文件。Makefile文件描述了整个工程的编译、链接等规则。其中包括：工程中哪些源文件需要编译以及如何编译；需要创建那些库文件以及如何创建这些库文件，如何最后产生我们想要的可执行文件
15、。,Makefile,makefile是make读入的惟一配置文件，因此本节的内容实际就是讲述makefile的编写规则。在一个makefile中通常包含如下内容： 需要由make工具创建的目标体（target），通常是目标文件或可执行文件； 要创建的目标体所依赖的文件（dependency_file）； 创建每个目标体时需要运行的命令（command），这一行必须以制表符（tab键）开头。,Makefile（例）,hello:main.o func1.o func2.ogcc main.o func1.o func2.o o hello main.o:main.cgcc c main.c f
16、unc1.o:func1.cgcc c func1.c Func2.o:func2.cgcc c func2.c .PHONY:clean clean:rm f hello main.o func1.o func2.o,Makefile(术语),规则：用于说明如何生成一个或多个目标文件，规则格式如下：target: dependency_filecommand目标 依赖 命令main.o:main.cgcc c main.c目标 依赖 命令注：命令需要以TAB键开始,目标,在makefile中，规则的顺序是很重要的，因为Makefile中只应该有一个最终目标，其他的目标都是被这个目标所连带出来
17、的，所以一定要让make知道你的最终目标是什么。一般来说，定义在Makefile中的目标可能有很多，但是第一条规则中的目标将被确立为最终目标。 Make命令默认在当前目录下寻找名字为makefile或者Makefile的工程文件，当名字不为两者之一时，可以使用如下方法指定：make f 文件名,伪目标,Makefile中把那些没有任何依赖只有执行动作的目标称为伪目标，phony targets.PHONY:cleanclean:rm f hello main.o func1.o func2.o.PHONY将clean目标声明为伪目标,变量,hello:main.o func1.o func2.
18、ogcc main.o func1.o func2.o o hello 思考：如果要为hello目标添加一个依赖，如func3.o，该如何修改?hello:main.o func1.o func2.o func3.ogcc main.o func1.o func2.o func3.o o hello 另一种：OBJ=main.o func1.o func2.o func2.ohello:$(OBJ)gcc $(OBJ) o hello,makefile中常用的预定义变量,自动化变量,在makefile中，存在系统默认的自动化变量 $:代表所有的依赖文件 $:代表目标 $:代表第一个依赖文件 hello:main.o func1.o func2.ogcc main.o func1.o func2.o o hello 等价： hello:main.o func1.o func2.ogcc $ -o $,makefile中常见的自动变量,杂项,Makefile中“#”字符后的内容被视作注释：取消回显 hello:hello.cgcc hello.c o hello,
