第3章linux下C编程基础

1、第第3章章 Linux下下C编程基础编程基础3.1 GCC程序编译3.2 GDB程序调试3.3 Makefile工程管理3.1 GCC程序编译程序编译o 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%。o 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。o gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台

2、上为多种不同体系结构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编译过程编译过程o Gcc编译程序时，编译过程可以被细分为四个阶段：n 预处理(Pre-Processing)n 编译(Compiling)n 汇编(Assembling)n 链接(Linking)文件类型文件类型o Gcc通过后缀来区别输入文件的类别：n.c为后缀的文件：C语言源代码文件n.a为后缀的文件：是由目标文件构成的库文件n.C、.cc或.cxx为后缀：C+源代码文件n.h为后缀的文件：头文件n.i为后缀的文件：是已经预处理过的C源代码文件n.ii为后缀的文件：是已经预处理过的C+源代码文件n.o为后

3、缀的文件：是编译后的目标文件n.s为后缀的文件：是汇编语言源代码文件n.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基本用法o Gcc最基本的用法是：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.outn 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。o 总体选项o 告警选项o 优化选项o 体系结构相关选项o 选项由-和字母组成，如-c、-o等。起步（演示）起步（演示）hello.c#include int main()printf(“hello worldn”);return

4、 0;编译和运行程序：#gcc hello.c o hello#./hello输出：hello worldgcc -预处理预处理o 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

5、unsigned char *, _const unsigned char *, _const unsigned char *, unsigned char *, size_t *);# 2 hello.c 2int main()printf(Hello! This is our embedded world!n);return 0;gcc -编译阶段编译阶段o 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

6、。rootlocalhost gcc# gcc S hello.i o hello.sgcc -汇编阶段汇编阶段o 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.ogcc链接阶段链接阶段o 把目标代码链接起来，转换成为可执行文件。 rootlocalhost gcc# gcc hello.o o helloo 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l

7、ibc.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件。该库是动态库。编译选项编译选项o -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.outo -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。o -S：生成一个后缀为.s的汇编文件o -E：对源代码只进行预处理o -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。编译选项编译选项o -O：对程序进行优化编译、链接，采

8、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些。o -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”

9、,result);return 0;编译选项编译选项o gcc optimize.c o optimizetime ./optimize （执行文件）o 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编译选项o -I dirname：将dirname所指的目录加入到程序头文件搜索目录列表中。o C程序中头文件包含两种情况：n #include n #include “B.h”n 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

10、。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编译选项编译选项o -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。编译选项编译选项o -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

11、：-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编译选项编译选项o -static：静态连接库文件例如：gcc static hello.c o helloo -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。n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。n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。o -fpic或fPIC：用于产生与位

12、置无关的目标代码，以构造共享库编译选项编译选项o -Wall：生成所有警告信息o -w：不生成任何警告信息o -DMACRO：定义MACRO宏，等效于在程序中使用#define MACRO3.2 GDB程序调试程序调试o 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：n 启动被调试程序n 让被调试程序在指定位置停住n 当程序被停住时，可以检查程序状态(变量值)起步起步#include int main()int i;long result=0.0;for(i=1;i=100;i+)result+=i;printf(“result = %d n”,result

13、);return 0;GDB快速进阶快速进阶o 编译生成可执行文件ngcc g test.c o testo 启动GDBngdb testo 在main函数处设置断点nbreak maino 运行程序nRuno 单步运行nnexto 继续运行ncontinueGDB命令命令o 启动GDBngdb 调试程序名ngdb file 调试程序名o list(l) 查看程序o break(b)函数名：在某函数入口处添加断点o break(b)行号：在指定行添加断点o break(b)文件名:行号 在指定文件的指定行添加断点o 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

14、5 if i=10，当i等于10时第5行断点生效GDB命令命令o info break 查看所有设置的断点o delete 断点编号 删除断点o run(r) 开始运行程序o next(n) 单步运行程序（不进入子函数）o step(s) 单步运行程序（进入子函数）o continue(c) 继续运行程序o print(p) 变量名 查看指定变量值o finish 运行程序，直到当前函数结束o watch 变量名 对指定变量进行监控o quit(q) 退出gdb3.3 Makefile工程管理工程管理o 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

15、工程的编译、链接只需要一个命令就可以完成。o 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。Makefileo 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

16、时需要运行的命令（command），这一行必须以制表符（tab键）开头。Makefile（例）（例）hello:main.o func1.o func2.ogcc main.o func1.o func2.o o hellomain.o:main.cgcc c main.cfunc1.o:func1.cgcc c func1.cFunc2.o:func2.cgcc c func2.c.PHONY:cleanclean:rm f hello main.o func1.o func2.oMakefile(术语术语)o 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: depe

17、ndency_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键开始目标目标o 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。o 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 文件名伪目标伪目标o Makef

18、ile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.oo .PHONY将clean目标声明为伪目标变量变量o hello:main.o func1.o func2.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 hellomakefilema