Linux基础-源代码的编译和调试.

上嵌网院讲师：杨行系列课程—Linux基础源代码的编译和调试第六章上嵌网院课程目标具备搭建linux系统平台能力•系统安装具备Linux系统日常维护能力•文件，目录结构•linux的常用命令,Vi•Shell脚本编程、管道及其重定向•tftp，nfs服务器的配置熟悉Linux系统下的开发环境•Gcc,Gdb上嵌网院课程安排第一天上午：Linux系统简介和安装下午：Linux安装实际演练第二天上午：Linux基本操作命令下午：Linux基本操作命令实战第三天上午：Linux进程操作下午：Linux服务器配置第四天上午：Linux脚本编程上下午：Linux脚本编程下第五天上午：源代码编译和调试下午：多模块软件的编译和链接（预科内容，根据实际情况调整授课天数，4-10天）课前提问Linux之下常见的编辑工具有哪些？C语言如何编译、链接？默认生成的C语言可执行文件名是什么？如何调试源程序？本章目标Linux下的常用编辑工具GCC编译环境GDB调试环境•文本编辑器的作用–Linux系统中的配置文件以文本文件的形式保存–Linux管理员需要通过编辑配置文件进行系统管理•文本编辑器的分类–行编辑器与全屏幕编辑器–字符界面编辑器与图形界面编辑器知识点1-常见的文本编辑器•vi–Linux学习者需要掌握的第一个文本编辑器–大多数Linux系统中缺省使用的文本编辑器•Emacs–用于编辑程序源代码文件的文本编辑器•nano–在字符界面提供了菜单操作，易用性较好•gedit–GNOME图形环境中的文本编辑器常见的文本编辑器•vi编辑器中有三种状态模式–命令模式–输入模式–末行模式Shell提示符退出vivifile末行模式输入模式命令模式演示演示vi中三种模式的转换常见的文本编辑器-VI•vi编辑器的启动与退出•文件操作•光标移动操作•编辑操作•查找与替换操作•vi编辑器的在线帮助常见的文本编辑器-VI•直接进入编辑环境$vi•进入编辑环境并打开（新建）文件$vimyfile•退出vi编辑环境–输入末行命令放弃对文件的修改，并退出编辑器:q!演示演示vi的启动与退出常见的文本编辑器-VI•读取文件•保存文件•另存为文件•退出vi编辑器常见的文本编辑器-VI•保存文件–保存对vi编辑器中已打开文件的修改:w•另存为文件–将vi编辑器中的内容另存为指定文件名:wmyfile常见的文本编辑器-VI•未修改退出–没有对vi编辑器中打开的文件进行修改，或已对修改进行了保存，直接退出vi编辑器:q•保存并退出–对vi编辑器中的文件进行保存并退出vi编辑器:wq•不保存退出–放弃对文件内容的修改，并退出vi编辑器:q!常见的文本编辑器-VI•编译工具：把一个源程序编译为一个可执行程序•调试工具：能对执行程序进行源码或汇编级调试•软件工程工具：用于协助多人开发或大型软件项目的管理，如make、CVS、Subvision•其他工具：用于把多个目标文件链接成可执行文件的链接器，或者用作格式转换的工具。知识点1-编译工具GCC••••••编译工具GCC-参考资源•全称为GNUCC，GNU项目中符合ANSIC标准的编译系统•编译如C、C++、ObjectC、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多种语言•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，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%~30%•一个交叉平台编译器，适合在嵌入式领域的开发编译编译工具GCC•GNUCompilerCollection•C,C++,Objective-C,Fortran,Java,Ada•编译工具GCC编译过程•GCC的编译流程分为四个步骤:1.预处理(Pre-Processing)2.编译(Compiling)3.汇编(Assembling)4.链接(Linking)编辑器预处理器编译器链接汇编处理源代码*.c预处理文件*.i汇编文件*.s汇编文件*.o可执行程序*.exe•gcc所支持后缀名解释–.cC原始程序–.C/.cc/.cxxC++原始程序–.mObjective-C原始程序–.i已经过预处理的C原始程序–.ii已经过预处理的C++原始程序–.s/.S汇编语言原始程序–.h预处理文件(头文件)–.o目标文件–.a/.so编译后的库文件编译工具GCC•分析器：分析器将源语言程序代码转换为汇编语言。因为要从一种格式转换为另一种格式（C到汇编），所以分析器需要知道目标机器的汇编语言。•汇编器：汇编器将汇编语言代码转换为CPU可以执行字节码。•链接器：链接器将汇编器生成的单独的目标文件组合成可执行的应用程序。链接器需要知道这种目标格式以便工作。•标准C库：核心的C函数都有一个主要的C库来提供。如果在应用程序中用到了C库中的函数，这个库就会通过链接器和源代码连接来生成最终的可执行程序。编译工具GCC•调用cpp进行预处理，对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析；•调用cc1进行编译，生成.o为后缀的目标文件；•调用as进行汇编，汇编语言文件经过预编译和汇编之后都生成以.o为后缀的目标文件；•调用ld进行链接，所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当的位置。同时，该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中链接到合适的地方。编译工具GCC•Gcc最基本的用法是∶gcc[options][filenames]•-c，只编译，不连接成为可执行文件，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，通常用于编译不包含主程序的子程序文件。•-ooutput_filename，确定输出文件的名称为output_filename，同时这个名称不能和源文件同名。如果不给出这个选项，gcc就给出预设的可执行文件a.out。•-g，产生符号调试工具(GNU的gdb)所必要的符号资讯，要想对源代码进行调试，我们就必须加入这个选项。•-O，对程序进行优化编译、连接，采用这个选项，整个源代码会在编译、连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、连接的速度就相应地要慢一些。•-O2，比-O更好的优化编译、连接，当然整个编译、连接过程会更慢。•-Idirname，将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中，是在预编译过程中使用的参数。•-Ldirname，将dirname所指出的目录加入到程序函数档案库文件的目录列表中，是在链接过程中使用的参数。编译工具GCC•第一类∶C语法错误–错误信息∶文件source.c中第n行有语法错误(syntexerrror)。有些情况下，一个很简单的语法错误，gcc会给出一大堆错误，我们最主要的是要保持清醒的头脑，不要被其吓倒，必要的时候再参考一下C语言的基本教材。•第二类∶头文件错误–错误信息∶找不到头文件head.h(Cannotfindincludefilehead.h)。这类错误是源代码文件中的包含头文件有问题，可能的原因有头文件名错误、指定的头文件所在目录名错误等，也可能是错误地使用了双引号和尖括号。•23编译工具GCC-错误类型及应对方法•第三类∶档案库错误–错误信息∶链接程序找不到所需的函数库（ld:-lm:Nosuchfileordirectory)。这类错误是与目标文件相连接的函数库有错误，可能的原因是函数库名错误、指定的函数库所在目录名称错误等，检查的方法是使用find命令在可能的目录中寻找相应的函数库名，确定档案库及目录的名称并修改程序中及编译选项中的名称。24编译工具GCC-错误类型及应对方法•第四类∶未定义符号–错误信息∶有未定义的符号(Undefinedsymbol)。这类错误是在连接过程中出现的，可能有两种原因∶一是使用者自己定义的函数或者全局变量所在源代码文件，没有被编译、连接，或者干脆还没有定义，这需要使用者根据实际情况修改源程序，给出全局变量或者函数的定义体；二是未定义的符号是一个标准的库函数，在源程序中使用了该库函数，而连接过程中还没有给定相应的函数库的名称，或者是该档案库的目录名称有问题，这时需要使用档案库维护命令ar检查我们需要的库函数到底位于哪一个函数库中，确定之后，修改gcc连接选项中的-l和-L项。25编译工具GCC-错误类型及应对方法•#includestdio.h•intmain(void)•{–inti,j;–j=0;–i=j+1;–printf(“hello,world\n”);–printf(“theresultis%d\n”,i);•}编译：$gcc–otesttest.c执行：$./test查看更详细的信息：$gcc–v–otesttest.c26编译工具GCC-使用实例(cpp/Gcc-E)Compiler(cc1/Gcc-S)Assembler(as/Gcc-c)Linker(ld)hello.c(text)hello.i(text)hello.s(text)hello.o(binary)hello(binary)printf.o(binary)编译工具GCC-使用实例•$gcc–Etest.c-otest.i•用wc命令，查看这两个阶段代码大小：–$wctest.ctest.cpp916127test.c842193416498test.cpp851195016625总用量•test.cpp比test.c增加了很多内容，主要是放在系统提供的include文件中的。28编译工具GCC-生成预处理代码•检查语法错误,并生成汇编文件•$gcc–Stest.c–otest.s29编译工具GCC-生成汇编代码•方法一，用gcc直接从C源代码中生成目标代码：–$gcc–ctest.s–otest.o•方法二，用汇编器从汇编代码生成目标代码：–$astest