【Linux】gdb调试与make/makefile工具

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导读

[1. make/Makefile](#1. make/Makefile)

[1.1 引入](#1.1 引入)

[1.2 概念](#1.2 概念)

[1.3 语法规则](#1.3 语法规则)

[1.4 示例](#1.4 示例)

[2. Linux调试器-gdb](#2. Linux调试器-gdb)

[2.1 引入](#2.1 引入)

[2.2 概念](#2.2 概念)

[2.3 使用](#2.3 使用)

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导读

我们在上次讲了Linux编辑器gcc\g++的使用，今天我们就来进一步的学习如何调试，以及makefile这个强大的工具。

1. make/Makefile

1.1 引入

会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。

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

1.2 概念

在Linux中，make是一个常用的构建工具，用于自动化构建和管理程序的编译过程。

make工具通过读取一个叫做Makefile的文件来执行编译和链接等操作。

Makefile中包含了一系列的规则和指令，用于描述如何将源代码转换为可执行程序。

• 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。

1.3 语法规则

Makefile语法规则包括目标、依赖关系和命令。

1. 目标(Target)：指定要构建的文件或操作的名称。目标是make工具的主要执行对象。

target: dependencies
    command

2. 依赖(Dependencies)：规定目标所依赖的文件或操作。依赖关系用于确定何时需要重新构建目标。可以有多个依赖项，用空格分隔。

target: dependency1 dependency2
    command

3. 命令(Commands)：描述了如何生成目标的命令。命令必须以制表符开始，并且在同一行上。可以有多个命令，每个命令占一行。

target: dependencies
    command1
    command2

4. 变量(Variables)：可以在Makefile中定义变量，用于存储常用的参数和选项。变量可以通过$(variable_name)来引用。

variable_name = value

5. 注释(Comments)：使用#符号来添加注释。注释可以出现在任意位置，并且会被忽略。

# This is a comment

6. 伪目标(Phony Targets)：有些目标不是实际的文件，而是用于执行特定操作的伪目标。可以使用.PHONY声明伪目标。

.PHONY: target

7. 默认目标(Default Target)：Makefile可以指定一个默认的目标，当没有明确指定目标时，会执行默认目标。使用.DEFAULT_GOAL指定默认目标。

.DEFAULT_GOAL := target

1.4 示例

编写一个简单程序：

[zhy@centos7 ~]$ vim test.c
[zhy@centos7 ~]$ cat test.c
#include <stdio.h>

int main()
{
  printf("hello world\n");
  return 0;
}

编写makefile文件：

其中 test 是的目标文件，也是我们的最终生成的可执行文件。

依赖文件就是 test.c源文件，然后使用我们的gcc命令，重建目标文件。

[zhy@centos7 ~]$ vim makefile
[zhy@centos7 ~]$ cat makefile
test: test.c
        gcc -o test test.c

执行make命令：

执行make命令后，makefile文件里的 gcc -o test test.c 命令被执行，生成一个test可执行文件。

[zhy@centos7 ~]$ ls
111  a.out  install.sh  makefile  test.c
[zhy@centos7 ~]$ make
gcc -o test test.c
[zhy@centos7 ~]$ ls
111  a.out  install.sh  makefile  test  test.c
[zhy@centos7 ~]$ ./test
hello world

继续编辑makefile文件：

• clean是一个伪目标，用于清理生成的目标文件和可执行文件。它的命令是删除test文件。
• 使用.PHONY声明了**clean**是一个伪目标，防止与同名文件冲突。

[zhy@centos7 ~]$ vim makefile
[zhy@centos7 ~]$ cat makefile
test: test.c
        gcc -o test test.c

# 定义伪目标和命令
clean:
        rm -f test

.PHONY: clean

再次执行make命令：

要清理生成的文件，可以执行make clean命令。

[zhy@centos7 ~]$ ls
111  a.out  install.sh  makefile  test  test.c
[zhy@centos7 ~]$ make clean
rm -f test
[zhy@centos7 ~]$ ls
111  a.out  install.sh  makefile  test.c

定义变量：

使用CC定义了编译器和编译选项的变量。

[zhy@centos7 ~]$ vim makefile
[zhy@centos7 ~]$ cat makefile
# 定义变量
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

test: test.c
        $(CC) -o test test.c

# 定义伪目标和命令
clean:
        rm -f test

.PHONY: clean

2. Linux调试器-gdb

2.1 引入

我们在写编写C语言代码时难免会遇到一些解决不了的bug，这时我们会选择去进行调试，看看到底是哪一部分出现了错误，从而进一步的解决问题。

相对的，我们在Linux中编写程序时也可以进行调试。

2.2 概念

GDB是一种强大的命令行调试器，可用于调试C、C++和其他编程语言的程序。

DB具有许多功能，包括设置断点、单步执行、查看变量值、查看内存内容、追踪函数调用等。它还支持多线程和多进程调试，可以与各种编译器和调试器一起使用。

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

2.3 使用

基本命令：

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。

continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序。

run(或r)：从开始连续而非单步执行程序。

n 或 next：单条执行。

s或step：进入函数调用。

break(b) 行号：在某一行设置断点。

break 函数名：在某个函数开头设置断点。

info break ：查看断点信息。

finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令。

print(p)：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。

set var：修改变量的值。

delete breakpoints：删除所有断点。

delete breakpoints n：删除序号为n的断点。

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。

display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值。

undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪。

until X行号：跳至X行。

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。

quit：退出gdb。

示例：

编写一段代码：

[zhy@centos7 ~]$ vim project.c
[zhy@centos7 ~]$ cat project.c
#include <stdio.h>

int main() {
   int num1 = 5;
   int num2 = 0;
   int result;

   result = num1 / num2;

   printf("The result is: %d\n", result);

   return 0;
}

将程序编译为可调试的可执行文件：

gcc -g project.c -o project

启动gdb调试器：

这将启动gdb，并显示(gdb)提示符。

 gdb project

显示源代码：

list

设置断点：

这将在main函数的开头设置一个断点。

break main

运行程序：

程序将开始执行，并在达到断点处停止。

run

单步执行：

这将单步执行程序，进入main函数。

step

检查变量的值：

print num1

继续执行程序：

continue

检查错误：

continue命令之后会继续执行，程序会在除以0的地方崩溃。在运行到该语句时，gdb会停止并显示相关信息。