linux教程第04课_开发工具

操作系统与Linux实现第6章常用开发工具主要内容•gcc编译系统的概念和使用•gdb程序调试工具的概念和使用•程序维护工具make的概念和使用6.1gcc编译系统6.1.1文件名后缀文件名后缀文件类型文件名后缀文件类型.cC源文件.F.fpp.FPPFORTRAN源文件.i预处理后的C源文件.s汇编程序文件.ii预处理后的C++源文件.S必须预处理的汇编程序文件.mObjective-C源文件.o目标文件.mi预处理后的Objective-C源文件.a静态链接库.h头文件.so动态链接库.C.cc.cp.cpp.c++.cxxC++源文件6.1.2C语言编译过程1．预处理阶段预处理是常规编译之前预先进行的工作，故此得名。它读取C语言源文件，对其中以“#”开头的指令（伪指令）和特殊符号进行处理。主要包括文件包含、宏定义和条件编译指令。2．编译阶段•编译程序（Compiler）对预处理之后的输出文件进行词法分析和语法分析，试图找出所有不符合语法规则的部分3．汇编过程•汇编过程是汇编程序（Assembler）把汇编语言代码翻译成目标机器代码的过程4．连接阶段•连接程序（Linker）要解决外部符号访问地址问题•连接模式分为静态连接和动态连接6.1.3gcc命令行选项•在Linux系统中，C/C++程序编译命令是gcc•$gccf1.cf2.c（针对C语言源程序）执行完成后，生成默认的可执行文件a.out。1．预处理选项●几个预处理常用选项：-C-Dname-Dname=definition-Uname-Idir-ofile-E2．编译程序选项•gcc编译程序常用选项及其作用选项格式功能-c只生成目标文件，不进行连接。用于对源文件的分别编译-S只进行编译，不做汇编，生成汇编代码文件格式，其名与源文件相同，但扩展名为.s-ofile将输出放在文件file中。如果未使用该选项，则可执行文件放在a.out中-g指示编译程序在目标代码中加入供调试程序gdb使用的附加信息-v在标准出错输出上显示编译阶段所执行的命令，即编译驱动程序及预处理程序的版本号3．优化程序选项•优化程序常用的选项及其作用选项格式功能-O-O1试图减少代码大小和执行时间，但并不执行需要花费大量编译时间的任何优化-O2在-O1级别的优化之上，还进行一些额外调整工作——除不做循环展开、函数内联和寄存器重新命名外，几乎进行所有可选优化-O3除了完成所有-O2级别的优化之外，还进行包括循环展开和其他一些与处理器特性相关的优化工作-O0不执行优化-Os具有-O2级别的优化，同时并不特别增加代码大小4．连接程序选项•连接程序常用的选项及其功能选项格式功能object-file-name不以专用后缀结尾的文件名就认为是目标文件名或库名。连接程序可以根据文件内容来区分目标文件和库-c-S-E如果使用其中任何一个选项，那么都不运行连接程序，而且目标文件名不应该用做参数-llibrary连接时搜索由library命名的库。连接程序按照在命令行上给定的顺序搜索和处理库及目标文件。实际的库名是liblibrary，但按默认规则，开头的lib和后缀（.a或.so）可以被省略-static在支持动态连接的系统中，它强制使用静态链接库，而阻止连接动态库；而在其他系统中不起作用-Ldir把指定的目录dir加到连接程序搜索库文件的路径表中，即在搜索-l后面列举的库文件时，首先到dir下搜索，找不到再到标准位置下搜索-Bprefix该选项规定在什么地方查找可执行文件、库文件、包含文件和编译程序本身数据文件-ofile指定连接程序最后生成的可执行文件名称为file，不是默认的a.out6.2gdb程序调试工具•程序中的错误可按性质分为三种：（1）编译错误，即语法错误。（2）运行错误。（3）逻辑错误。查找程序中的错误，诊断其准确位置，并予以改正，这就是程序调试。程序调试分为人工查错与机器调试。6.2.1启动gdb和查看内部命令•为了发挥gdb的全部功能，需要在编译源程序时使用-g选项。如：$gcc-gprog.c-oprog（针对C语言源程序prog.c）•启动gdb的方法有以下几种：（1）直接使用shell命令gdb（2）以一个可执行程序作为gdb的参数（3）同时以可执行程序和core文件作为gdb的参数（4）指定一个进程号PID作为gdb的第二个参数6.2.2显示源程序和数据1．显示和搜索源程序（1）显示源文件•利用list命令可以显示源文件中指定的函数或代码行（2）模式搜索forward-searchregexpsearchregexpreverse-searchregexp2．查看运行时数据（1）print命令一般使用格式是：print[/fmt]exp（2）gdb所支持的运算符①{type}adrexp表示一个数据类型为type、存放地址为adrexp的数据。②@是一个与数组有关的双目运算符，使用形式如：•printarray@10printarray[3]@5③file::var（或者function::var）表示文件file（或者函数function）中变量var的值（3）输出格式•在print/fmtexp命令中，“/”之后的fmt是表示输出格式的字母，它由表示格式的字母和表示数据长度的字母组成。（4）whatis命令显示出变量的数据类型（5）x命令可以查看内存地址中数据的值。其使用格式是：x[/fmt]address（6）display命令可以预先设置一些要显示的表达式。其一般格式是：display[/fmt]exp•（7）显示函数调用栈信息•显示函数调用栈信息的命令•格式功能backtrace[n|-n]bt[n|-n]where[n|-n]打印当前的函数调用栈的所有信息。如果有参数n（正整数），则只打印栈顶上n层帧的信息；如果是-n的形式，则只打印栈底n层帧的信息frame[n]f[n]其中，n是栈中帧的编号，从0（表示栈顶）开始递增。如果不带参数，则显示出当前栈帧的信息；如果给出参数n，则选定帧号为n的帧作为当前帧up[n]表示向上移动n层栈帧。如果没有参数，则表示向上移动一层down[n]表示向下移动n层栈帧。如果没有参数，则表示向下移动一层infoframeinfof显示出当前栈帧的所有信息，如函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前函数的程序语言、函数参数地址及值、局部变量的地址等。6.2.3改变和显示目录或路径•（1）directory命令一般格式是：directory[dir]或者dir[dir]•（2）cd命令使用格式为：cddir•（3）path命令使用格式是：pathdirs•（4）pwd命令•（5）showdirectories•（6）showpaths6.2.4控制程序的执行•断点（breakpoint），观察点（watchpoint），捕捉点（catchpoint）统称为停止点1．设置和显示断点（1）设置断点：用break命令（其缩写形式为b）设置断点：（2）显示断点•infobreakpoints[num]•infobreak[num]2．设置和显示观察点（1）设置观察点watchexpr（2）显示观察点•infobreakpointsinfowatchpoints3．设置捕捉点•命令catch的格式是：catchevent4．维护停止点•deletecleardisableenable5．运行程序•run命令的格式：run[args]6．程序的单步跟踪和连续执行（1）单步跟踪•实行单步跟踪的命令是step和next，其格式是：step[N]next[N]（2）连续执行continue，c或fg命令7．函数调用callexprreturn[expr]6.2.5其他常用命令1．执行shell命令•其格式是：shellcommand-string2．修改变量值•(gdb)printx=10•(gdb)setvariablex=103．跳转执行•jumplinenum•jump*addr6.2.6应用示例示例程序源代码（1）使用带-g选项的gcc命令对该程序进行编译：•$gcc-gdbme.c-odbme•程序运行时出现错误——段错误（2）用程序名dbme作为参数启动gdb。（3）在gdb环境下运行该程序。•使用backtrace命令•使用list命令显示相关行的内容•利用print命令可以打印出任何合法表达式的值•（4）设置断点另外设置一个断点，i值等于99。6.3程序维护工具make6.3.1make的工作机制•GNU的make的工作过程如下：①依次读入各makefile文件；②初始化文件中的变量；③推导隐式规则，并分析所有规则；④为所有的目标文件创建依赖关系链；⑤根据依赖关系和时间数据，确定哪些目标文件要重新生成；⑥执行相应的生成命令。1．makefile文件•make被调用后会依次查找名为GNUmakefile，makefile和Makefile的描述文件•Makefile规则有以下通用形式：目标文件：[相依文件…]tab命令1[#注释]…tab命令n[#注释]•依赖行从一行的开头开始书写•各命令行单独占一行，每个命令行的第一个字符必须是制表符tab，而不能使用8个空格•#号后的内容为注释•在依赖行上，目标文件和相依文件之间要用一个或两个冒号分开•一个示例:prog:x.oy.oz.oassmb.ogccx.oy.oz.oassmb.o-L/home/mqc/lib-lm-oprogx.o:x.cdefs.hgcc-cx.cy.o:y.cdefs.hgcc-cy.cz.o:z.cgcc-cz.cassmb.o:assmb.sas-oassmb.oassmb.sclean:rmprog*.o6.3.2使用变量1．变量定义和引用•make的变量（又称做宏定义）一般均由大写字母和数字组成。•定义变量的一般格式是：变量名=字符串•引用make变量的方式与引用shell变量类似，即：把变量用圆括号括起来，并在前面加上“$”符号。例如：$(OBJECT)$(LIBES)2．自动变量•除了用户定义的变量外，make也可以使用环境变量、自动变量和预定义变量。•make中定义了一些它们的值会因环境的不同而发生改变的变量，被称为自动变量。例如：•$@表示规则中的目标文件集合•$?所有比目标文件还新的那些相依文件的集合，以空格分开•$规则中的第一个相依文件名•$^规则中所有相依文件的集合，以空格分开•$*如果目标文件的后缀是make所识别的，则$*就是去掉后缀的目标文件名3．预定义变量•归档库:ARARFLAGS•汇编命令：ASASFLAGS•C编译命令：CCCPPCFLAGSCPPFLAGS•C++编译命令：CXXCXXFLAGS6.3.4make命令常用选项•make命令有丰富的命令行选项。例如：-Cdir把目录改到dir-d输出所有的调试信息-e指明环境变量优先于makefile文件中的变量-ffile使用file文件作为makefile文件-I忽略在执行重新生成文件的命令的过程中出现的所有错误-Idir或–Idir指定一个包含makefile文件的搜索目录