Linux--常见工具

本次,我们来讲解一下关于Linux的常见工具(eg:g++/gcc/makefile等等)

首先:

gcc/g++

是什么?

它是Linux下的编译器,gcc是C语言条件下编译的,g++是C++条件下编译的。

怎么做?(如何完成)

我们回顾一下,在C语言阶段中,我们的代码编译过程需要经历的几个阶段:

  1. 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#号开头的代码行。
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"文件为已经过预处理的C原始程序

  1. 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。

实例: gcc --S hello.i --o hello.s

  1. 汇编(生成机器可识别代码)

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

实例: gcc --c hello.s --o hello.o

  1. 连接(生成可执行文件或库文件)

在成功编译之后,就进入了链接阶段。实例: gcc hello.o --o hello

ps:看后面讲makefile的时候,我们通过代码来认识详细内容。

怎么操作?

格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

编译流程相关的选项:

-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里面

-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 文件输出到 文件

链接与库选项:

-static 此选项对生成的文件采用静态链接

-l<库名> 链接库 --(动态库)

-L<路径>指定库路径(动态库)

-shared 此选项将尽量使用动态库,所以生成文件比较小,但是需要系统由动态库.

优化选项:

-O0

-O1

-O2

-O3 编译器的优化选项的4个级别,-O0表示没有优化,-O1为缺省值,-O3优化级别最高

警告与调试选项:

-w 不生成任何警告信息。

-Wall 生成所有警告信息。

-Werror 将警告视为错误

-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。

ps:而你想用C++标准的话,eg:C++11及以上的库,即需要另外加特性:

-std=C++11等等,(看你使用的库的版本是哪个)

关于g++/gcc的介绍就不多讲解了,到时候用熟悉就行了,问题不大。

现在,来介绍一下关于gcc/g++的gdb的使用常见指令:

gdb

是什么?

gdb就是在Linux下的调试器,调试代码用的
注意:

在使用 GDB(GNU 调试器)时, -g 选项的核心作用是让编译器在生成的可执行文件中嵌入调试信息。

这些调试信息包含了程序的源代码位置、变量类型、函数名称、行号映射等关键信息,使得 GDB 能够:

  • 精准定位代码行,支持"单步调试""断点设置";

  • 查看变量的具体值,分析程序运行时的状态;

  • 回溯函数调用栈,排查程序崩溃(如段错误)的原因。

常见选项:

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。

r或run:运行程序。

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

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

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

makefile自动化构建工具

ps:我们这里至少先简单认识一下,以后我们会用cmake这个工具,更全面,完善。

背景

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

基本概念

Makefile 的核心作用是自动化管理程序的编译流程,通过定义规则来告诉 make 工具如何高效地构建、更新目标文件(如可执行程序),避免手动重复输入复杂编译命令。

  • make:是一个命令,用于自动化编译、链接等构建流程。

  • Makefile:是一个文件(通常位于当前目录),用于定义依赖关系和构建方法,make 会自动推导其中的依赖逻辑。

为什么要使用它?

  1. 自动化编译:只需执行 make 命令,工具会自动根据规则执行编译、链接等一系列操作,无需手动输入 gcc 等命令,尤其适合多文件项目。

  2. 增量编译: make 会对比源文件(如 .c )和目标文件(如 .o )的修改时间,仅重新编译被修改过的文件,大幅节省大型项目的编译时间。

  3. 统一流程:将项目的编译规则(如依赖库、编译选项)集中写在 Makefile 中,确保所有开发者使用相同的编译配置,避免因环境差异导致的编译问题。

我们先来使用一下先:

先创建两个文件:

注意:一个文件名必须是makefile或者Makefile

都保存退出后(之前文章有讲解如何保存退出),make

清理的话,我们用make clean

另外,我们还可以并行使用,即到后面我们更新代码了并要执行它,就减少了一步一步的操作了:

对于上面,大家可以会疑惑,它为什么可以这样?现在我们就来讲一下关于它的原理:

我们改一下makefile中的代码:

上面的文件

test,它依赖 test.o

test.o , 它依赖 test.s

test.s , 它依赖 tesr.i

test.i , 它依赖 test.c

make如何运行的:

1.make会在当前目录下找名字叫"Makefile"或"makefile"的文件。

  1. 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"test"这个文件,并把这个文件作为最终的目标文件

3.如果test文件不存在,或是test所依赖的后面的test.o文件的文件修改时间要比test这个文件新,那么,他就会执行后面所定义的命令来生成test这个文件。

4.如果test所依赖的test.o文件不存在,那么make会在当前文件中找目标为test.o文件的依赖性,如果找到则再根据那一个规则生成test.o文件.

5........同样跟3,4相似的过程

6.最后返回生成test.o---->test目标文件

7.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。

8.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,不关它事。
总结:

它是如何做到的?一定是有源文件形成可执行。(有源文件才有可执行),另外,一般源文件的最近修改时间比可执行文件要老的。

如果我们更改了源文件,历史上还有可执行,那么源文件的最近修改时间一定比可执行文件要老。

因此,我们只需要比较,可执行程序最近的修改时间和源文件的最近修改时间

->.exe 新于 .c源文件是老的,不需要重新编译

-->.exe 老于.c 源文件是老的,需要重新编译

-->因此通过比较它们的新老时间就可以推出它的数据是否被修改了。

它如何清理的呢?

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

我们上面说到,make会根据源文件和目标文件的新旧,判定是否需要重新执行依赖关系进行编译!那么这就说明依赖关系并不是总是执行的,如果我想要让对应的依赖关系总是被执行呢?这就用到我们的**.PHONY:伪目标**

另外,我们makefile的时候还有两个特殊符号@和^(它们对应的关系看下图)

\r&&\n的概念

首先,我们先来看现象:

现象1.

复制代码
   #include<stdio.h>
   #include <unistd.h>
   
   int main()
   {
     printf("hello Linux!");
     sleep(3);                                                                                                                                                            
     return 0;
   }

现象2:

复制代码
 #include<stdio.h>
   #include <unistd.h>
   
   int main()
   {
     printf("hello Linux!\n");
     sleep(3);                                                                                                                                                            
     return 0;
   }

现象3:

复制代码
 #include<stdio.h>
   #include <unistd.h>
   
   int main()
   {
     printf("hello Linux!\r");
     sleep(3);                                                                                                                                                            
     return 0;
   }

解释\r,\n

它们实质上就是我们平常所说的回车\r换行\n

怎么理解它?

可以用写作文的例子理解:

因此:

了解完这个了之后,我们来利用这个特性实现一个Linux下的第一个程序:

进度条

效果:

复制代码
#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define NUM 102
#define TOP 100
#define STYLE '='
#define RIGHT '>'
const char* lable="|/-\\";  //同下

void ProcessBar()
{
  char bar[NUM];
  memset(bar,'\0',sizeof(bar));
  int cnt=0;
  int len=strlen(lable);
  while(cnt<=TOP)
  {
    //为什么%d%%?两个%%,转义字符,解析来说明是表示要打印普通的%
    printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%len]);
    fflush(stdout);  //这个是行刷新,stdout是屏幕输出。
    bar[cnt++]=STYLE;
    if(cnt<100) bar[cnt]=RIGHT;
    usleep(50000);
  }
  printf("\n");

}

int main()
{
  ProcessBar();
  
  return 0;
}

ps:我们在看上面的动图时,无论是最上面sleep,还是进度条那里,我们会发现进行的时候,我们按回车,此时它并没有立即响应,而是等待执行完后,在统一响应到显示器中。

那么,在等待期间,它一定是被保存起来了,保存到哪里呢?保存在缓冲区!!缓冲区就是由C语言维护的一段内存!

好了,关于Linux下的常用工具就暂时介绍到这里了,希望大家有所收获!!

最后,到了本次鸡汤环节:

持!

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