linux软件工程师C语言实用教程第1章

1、第,1,章,系统程序设计基础,Linux,本章重点,编辑、编译及运行,Linux c,程序,gcc,编译器的使用,gdb,调试器的使用,2,1.1,第一个,Linux c,程序,例,1-1,设计一个程序，要求在屏幕上输出“这是,第一个,Linux,c,程序,1,设计编辑源程序代码,使用文本编辑器,vim,在终端中输出,rootlocalhost,root#vim,1-1.c,输入完成后存盘：按,ESC,键,输入,wq,回车,3,步骤,1.1,第一个,Linux c,程序,步骤,2,编译程序,查看当前目录下是否有,1-1.c,文件，输入命令,rootlocalhost root#ls,1-1.c

2、,编译,rootlocalhost root#gcc 1-1.c -o 1-1,rootlocalhost root,步骤,3,运行程序,rootlocalhost root,ls,1-1.c 1-1,rootlocalhost root,1-1,这是第一个,Linux c,程序,4,1.1,第一个,Linux c,程序,Linux,下的文本编辑器软件主要有,vim,gedit,和,Emacs,Linux,下的,c,编译器中,gcc,是功能最强,大、使用最广泛的软件,gcc,编译的常用格式为,gcc C,源文件,o,目标文件名,或,gcc -o,目标文件名,C,源文件,或,gcc,目标文件名,

3、最后一种情况目标文件名默认为,c.out,5,1.1,第一个,Linux c,程序,printf,函数说明,思考题：设计一个程序，要求在屏幕上输出,6,1.2 gcc,编译器,gcc,是,GNU Cmpiler Collection,的简称），它,是,GNU,项目中符合,ANSI C,标准的编译系统，能,够编译用,C,C,和,Object C,等语言编写的程序,gcc,不仅功能十分强大，结构也异常灵活。它可,以通过不同的前端模块来支持各种语言，如,Java,Fortran,Pascal,Modula-3,和,Ada,等,gcc,是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序,的超级编译器，其执行效率与

4、一般的编译器相,比，平均效率要高,20%30,gcc,支持编译的后缀名,7,1.2.1,使用,gcc,gcc,指令的一般格式为,gcc,参数,要编译的文件,参数,目标文件,例,1-2,设计一个程序，要求把输入的百分制的,成绩转换成五级制输出。即输入成绩大于等于,90,分，显示“优秀”；若成绩介于,8090,分，显,示“良好”；若成绩介于,7080,分，显示“中,等”；若成绩介于,6070,分，显示“及格”；若,成绩小于,60,分，显示“不及格,8,1.2.1,使用,gcc,步骤,1,编辑源程序代码,rootlocalhost root,vim 1-2.c,9,1.2.1,使用,gcc,步骤,2

5、,用,gcc,编译程序,rootlocalhost root,gcc 1-2.c,o 1-2,步骤,3,运行程序,rootlocalhost root#./1-2,思考题：设计一个程序，要求输入一个数，如,果此数大于,0,显示“输入的为正数”，否则显,示“输入的为负数,10,11,1.2.2 gcc,编译流程,1.2.2 gcc,编译流程,例,1-3,设计一个程序，要求输入两个整数，求,和输出。通过使用,gcc,的参数，控制,gcc,的编译,过程，了解,gcc,的编译过程，进一步认识,gcc,的,灵活性,步骤,1,编辑源程序代码,rootlocalhost root,vim 1-3.c,12,

6、1.2.2 gcc,编译流程,步骤,2,预处理阶段,rootlocalhost root,gcc 1-3.c,o 1-3.i,E,rootlocalhost root,vim 1-3.i,步骤,3,编译阶段,rootlocalhost root#gcc 1-3.i,o 1-3.s,rootlocalhost root#vim 1-3.s,步骤,4,汇编阶段,rootlocalhost root,gcc 1-3.s,o 1-3.o,c,13,1.2.2 gcc,编译流程,步骤,5,链接阶段,Linux,系统把,printf,和,scanf,函数的实现，都放在了,libc.so.6,的库文件中。在

7、没有参数指定时,gcc,到系,统默认的路径,usr/lib,下查找，链接到,libc.so.6,库,函数中去，这样就有了,printf,和,scanf,函数的实现部分,把程序中一些函数的实现，这是链接阶段的工作,完成链接后,gcc,就可以生成可执行程序文件,注意,gcc,在编译的时候默认使用动态链接库,编译链接时并不把库文件的代码加入到可执行,文件中，而是在程序执行的时候动态加载链接,库,这样可以节省系统开销,14,1.2.2 gcc,编译流程,scanf,函数说明,15,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,1,总体参数,当头文件与,gcc,不在同一目录下要用,I dir,编译,它是指头文件

8、，而添加库文件时需用,L dir,参数,16,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,例,1-4,设计一个程序，要求把输入的字符串原,样输出，程序中的头文件自己定义，源程序文,件为,1,4.c,自定义的头文件为,my.h,放,在目录,root,下,步骤,1,设计编辑源程序代码,1-4.c,rootlocalhost root,vim 1-4.c,17,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,步骤,2,设计编辑自定义的头文件,my.h,rootlocalhost root,vim my.h,步骤,3,正常编译,1-4.c,文件,rootlocalhost root,gcc 1-4.c,o 1-4,编

9、译器提示出错,注意：在,include,语句中，,表示在默认路径,步骤,4,加,I dir,参数编译,usr/include,中搜索头文件，引号“,表示在本目,rootlocalhost root,gcc 1-4.c,o 1-4,I /root,录中搜索。因此，前面例子中把,1-3.c,中的,include,改成,include “my.h,就不需要,I dir,参数也,能正确编译了,18,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,getchar,函数说明,putchar,函数说明,思考题：此例能不能用前面的,printf,函数和,scanf,函,数？如果可以，要如何改写程序,19,1.2.3 g

10、cc,编译器的主要参数,例,1-5,有程序,1-5.c,用到目录,root/lib,下的一,个动态库,libsunq.so,rootlocalhost root,gcc 1-5.c,o 1-5.c,L,root/lib,lsunq,Linux,下的库文件命名时有一个规定：必须以,l,i,b,三个字母开头，因此，在用,l,指定链接,库文件时可以省去,l,i,b,三个字母。也就是说,llibsunq,有时候写成,lsunq,20,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,例,1-6,设计一个程序，要求把输入的数字作为,X,轴坐标，算出它的,sin,值,步骤,1,编辑源程序代码,rootlocalhos

11、t root,vim 1-6.c,21,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,步骤,2,用,gcc,编译程序,rootlocalhost root,gcc 1-6.c,o 1-6,结果发现编译器报错,原因是需要指定函数的具体路径，要查找函数,sin,输入,rootlocalhost root,nm -o /lib/*.so|grep sin,22,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,在,lib/libm-2.3.2.so:00008610 W sin,中除去函数库,头,lib,及函数的版本号,2.3.2,所余下的符号为,m,在编译时用字符,l,与余下的符号,m,相连接成,lm,在编译时加上此

12、参数就能正确地通过编译,即,rootlocalhost root,gcc 1-6.c,o 1-6 -lm,步骤,3,运行程序,rootlocalhost root,注意,静态链接库默认后缀名,Linux,下动态链接库默认后缀名,1-6,a,so,23,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,gcc,的常用告警和出错参数,24,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,例,1-7,设计一个程序，要求打印“这是一段用于,测试的垃圾程序！”，里面包含一些非标准语法,步骤,1,设计编辑源程序代码,rootlocalhost root,vim 1-7.c,25,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,步骤,2,

13、关闭所有告警,rootlocalhost root,gcc 1-7.c,o 1-7,w,步骤,3,显示不符合,ANSI c,标准语法的告警信息,rootlocalhost root,gcc 1-7.c,o 1-7,ansi,步骤,4,允许发出,ANSI c,标准所列的全部警告信息,rootlocalhost root,gcc 1-7.c,o 1-7,pedantic,步骤,5,允许发出,gcc,提供的所有有用的告警信息,rootlocalhost root,gcc 1-7.c,o 1-7,Wall,26,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,优化参数,1,2,3,代码优化指的是编译器通过分析源

14、代码，找出其中,尚未达到最优的部分，然后对其重新进行组合，目,的是改善程序的执行性能,gcc,提供的代码优化功能非常强大，它通过编译参数,On,来控制优化代码的生成，其中,n,是一个代表优,化级别的整数,通常来说，数字越大优化的等级越高，同时也就意,味着程序的运行速度越快,27,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,例,1-8,设计一个程序，要求循环,8,亿次左右，每次都,有一些可以优化的加减乘除运算。比较,gcc,的编译参,数,On,优化程序前后的运行速度,步骤,1,编辑源程序代码,28,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,步骤,2,不加任何优化参数进行编译,rootlocalhost r

15、oot,gcc 1-8.c,o 1-8,步骤,3,用,time,命令大致统计出该程序在运行时所,需要的时间,rootlocalhost root#time ./1-8,步骤,4,加,O2,优化参数进行编译,rootlocalhost root#gcc 1-8.c,o 1-8,O2,步骤,5,再统计优化后的程序运行时所需要的时间,rootlocalhost root#time ./1-8,步骤,6,对比两次执行的输出结果,29,1.2.3 gcc,编译器的主要参数,优化虽然能够给程序带来更好的执行性能，但在,一些场合中应该避免优化代码,1,程序开发的时候,2,资源受限的时候,3,跟踪调试的时候,

16、30,1.3 gdb,调试器,1,gdb,概述,Linux,下的,gdb,调试器，是一款,GNU,组织开发并,发布的,UNIX/Linux,下的程序调试工具。它没有,图形化的友好界面，但功能强大,在进行应用程序的调试之前，要注意的是,gdb,进,行调试的是可执行文件，而不是如,c,这样的,源代码文件。因此，需要先通过,gcc,编译生成可,执行文件才能用,gdb,进行调试,31,1.3 gdb,调试器,2,使用,gdb,调试程序,例,1-9,设计一个程序，要求输入两个整数，判,断并输出其中的最小数,步骤,1,编辑源程序代码,32,1.3 gdb,调试器,步骤,2,用,gcc,编译程序,rootl

17、ocalhost root,gcc 1-9.c,o 1-9,g,步骤,3,进入,gdb,调试环境,rootlocalhost root,gdb,1-9,注意,gdb,是命令行调试环境，调试程序都在提示符,gdb,后输入相应的命令,gdb,的命令很多，可以在提,示符,gdb,后输入,help,进行查找,常用的,gdb,命令,33,1.3 gdb,调试器,步骤,4,用,gdb,调试程序,1,查看源文件,在,gdb,中输入,l”(list,就可以查看程序源代码,一次显示,10,行,注意,gdb,命令,l”(list,列出源代码的时,设置断点,候，要确保原来的源程序还在，如果读者,在,gdb,中设置断

18、点命令是,以为这象反汇编一样给出代码，那就错了,b”(break,后面跟行,号或者函数名,其实只是列出源文件的内容,特别提示,如,gdb) b 10,代码，如,list”,行号：查看指定位置的,源代码,list 1,就是从第一行开始列出,34,2,1.3 gdb,调试器,3,查看断点信息,用命令,info b”(info break,查看断点信息,注意,多个断点中断时，,gdb,在一个程序中可以设置多个断点，有,Num,处显示断点序号,4,运行程序：输入,r”(run,开始运行程序,注意,指定行开始运行，只需输入,gdb,默认从第一行开始运行，如果要从程序中,r”,行号,5,查看变量值,程序运行到断点处会自动暂停，输入,p,变量,35,名,1.3 gdb,调试器,调试程序时，可能需要修改变量值，程序运行,到断点处时，输入,set,变量,设定值”，例如,给变量,a2,赋值,11,输入,set a2=11,gdb,在显示变量值时都会在对应值前加