Linux开发工具

1.Linux编译器-gcc/g++使用

1、背景知识

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. 链接（生成可执行文件或库文件）

我们为什么能在Windows/Linux上进行C/C++/其他形式开发，我们系统中一定要提前或后续安装C/C++开发相关的头文件和库文件。C/C++开发环境不仅仅指的是vs，gcc，g++，更重要的是语言本身的头文件和库文件。安装vs等时，在安装的时候，选择对应的开发包时，同步也在下载C/C++的头文件和库文件。

2、gcc如何完成

格式：gcc 选项 要编译的文件 选项 目标文件

预处理（进行宏替换）

• 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#开头的代码行
• 实例：gcc -E hello.c -o hello.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"文件为已经处理过的C原始程序

编译（生成汇编）

• 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把代码翻译成汇编代码
• 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
• 实例：gcc -S hello.i -o hello.s

汇编（生成机器可识别码）

• 汇编阶段是将编译阶段生成".s"文件转成目标文件
• 可以使用"-c"看到汇编代码转化成".o"的二进制目标代码
• 实例：gcc -c hello.i -o hello.o，hello.o可重定位目标二进制文件，简称目标文件，.obj文件，不可以独立运行，虽然已经是二进制了，需要经过链接（链接库）才能执行

链接（生成可执行文件或者库文件）

• 在成功编译之后就进入了链接阶段
• 实例：gcc hello.o -o hello，将可重定位目标二进制文件，和库进行链接形成可执行程序

在这里涉及到一个重要的概念：函数库

• 我们的C程序中，并没有定义"printf"的函数实现，且在预编译中包含的"stdio.h"中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么是在哪里实现printf函数的？
• 答案是：系统把这些函数实现都做到了名为libc.so.6的库文件中去了，在没有特别指定时，gcc回到系统默认的搜索路径"user/lib"下进行查找，也就是链接到libc.soo.6库函数中去，这样就能实现函数"printf"了，而这也就是链接的作用。

函数库一般分为静态库和动态库两种

• 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中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不需要库文件了。其后缀名一般为".a"
• 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中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样就可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为".so",如前面所述的libc.so.6就是动态库。gcc在编译时默认使用动态库。完成了链接之后，gcc就可以生成可执行文件，如下：gcc hello.o -o hello
• gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过file命令验证

ldd命令是Linux系统中用于显示一个可执行文件或共享库所依赖的共享库（动态链接库）以及这些库的实际加载路径的工具。
Linux中，编译形成可执行程序，默认采用的就是动态链接--提供动态库

Linux中，如果要按照静态链接的方式，进行形成可执行程序，需要添加-static选项--提供静态库

动态库不能缺失，一旦对应的动态库缺失，影响的不知一个程序，可能导致很多程序都无法正常运行！

动VS静

优点：

• 动态库因为是共享库，有效的节省资源（磁盘空间，内存空间，网络空间等）
• 静态库不依赖库，程序可以独立运行

缺点：

• 动态库一旦缺失，导致整个程序都无法运行
• 体积大，比较消耗资源

gcc选项

• -E 只激活预处理，这个不生成文件，你需要把它重定向到一个输出文件中
• -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
• -c 编译到目标代码
• -o 输出到可执行文件
• -static 对生成的文件采用静态链接
• -g 生成调试信息，GNU调试器可利用该信息
• -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成的文件比较小，但是需要系统有动态库
• -O0
• -O1
• -O2
• -O3 编译器的优化选项的四个级别，-O0表示没有优化，-O1为缺省值，-O3级别最高
• -w 不生成任何警告信息
• -Wall 生成所有警告信息

2.Linux调试器-gdb使用

1、背景

• 程序发布的方式有两种，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、使用

gdb binFill

退出：ctrl+d / quit

调试命令：

• list / l 行号：显示源代码，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
• r / run：运行程序
• break(b) 行号：在某一行设置断点：
• n / next：单条执行（逐过程进行）：
• s / step：进入函数调用（逐语句进行）：
• break 函数名：在某个函数开头设置断点
• info break(b)：查看断点信息
  1.Num：断点编号。
  2.Type：断点类型（普通断点）。
  3.Disp：断点处置方式（keep 表示断点会一直保留，即使程序重新启动）。
  4.Enb：是否启用（y 表示启用）。
  5.Address：断点对应的内存地址。
  6.What：断点的具体位置。
• finish：执行到当前函数返回，然后停下来等待命令（可以查看问题出现在哪个函数）
• 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
• set var：修改变量的值，快速到达某次循环
• continue(c)：从当前位置开始连续而非单步执行(直接到下一个断点)
• run(r)：从开始连续而非单步执行
• delete breakpoints：删除所有断点
• delete breakpoint n：删除序号为n的断点
• disable breakpoints：禁用断点
• enable breakpoint：启动断点
• info breakpoints(i b):查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：取消对先前设置的哪些变量的跟踪
• until x行号：跳至x行(可以跳出循环）
• breaktrace(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(q)：退出gdb

3.Linux项目自动化构建工具-make/makefile

1、背景

• 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。
• 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。

2、实例

依赖关系

• 上面的文件hello，它依赖hello.o
• hello.o，它依赖hello.s
• hello.s，它依赖hello.i
• hello.i，它依赖hello.c

依赖方法

• gcc hello.* -option hello.*，就是与之对应的依赖关系

3、原理

• make是如何工作的,在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，
  1. make会在当前目录下找名字叫"Makefile"或"makefile"的文件。
     2.对于不生成实际文件的目标（如 all、clean），使用 .PHONY 明确声明。all 是伪目标，不生成实际文件，它的作用是触发 hello 的构建。 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到"hello"这个文件，
     并把这个文件作为最终的目标文件。
     3.如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello这个文件新（可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成hello这个文件。
  2. 如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
  3. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明make的终极任务，也就是执行文件hello了。
  4. 这就是整个make的依赖性，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。
  5. 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。
  6. make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。
• makefile 的核心：目标、依赖、命令。

不改变代码，只可以make一次

• 因为提供编译效率
• 怎么做到：一定是源文件形成可执行文件，先有源文件，才有可执行文件，一般而言，源文件的最近修改时间是比可执行文件要老的。
  如果我们更改了源文件，历史上曾经还有可执行文件，那么源文件的最近修改时间一定比可执行程序要新！
  只需要比较可执行程序的最近修改时间 和 源文件的最近可修改时间：
  .exe 新于 .c 源文件是老的，不需要重新编译
  .exe 老于 .c 源文件是新的，需要重新编译

4、项目清理

• 像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令------"make clean"，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。
• 但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的。