Linux下C和C++开发基础

作者 阿江 日期 2009-3-23 4:57:00

基本编程概念

 编程语言：C 、C++

 编译(compile)：源文件（.c）->目标文件(.o)

 连接(link)：目标文件(.o)->可执行文件

 库(library)：静态连接库(.a)、动态连接库(.so)

 

Linux下开发工具

编辑器：vi、emacs、窗口编辑器

编译器：GCC

调试器：GDB

可执行文件工具：Binutils

连接器：ld

汇编程序：as

库管理工具：ar

可执行文件符号管理：nm

显示可执行文件信息：objdump

 

简单程序示例(C语言)：

 hello.c

/***************************

＃i nclude <stdio.h>

int main(int argc,char **argv)

{

printf("HelloWorld!\n");

return 0;

}

/***************************

编译方法：gcc –o hello hello.c

运行方法：./hello

简单程序示例(C++语言)：

 hello.cpp

/*******************************

＃i nclude <iostream>

using namespace std;

int main(int argc,char **argv)

{

cout << "Hello World!“ << endl;

return 0;

}

/*******************************

 编译方法：g++ –o hello hello.cpp

 运行方法：./hello

GCC编译器 GNU平台下主流编译器

目前最新稳定版4.0

官方网站：http://gcc.gnu.org

支持编译语言：C、C++、Objective-C、Objective-C++、Java、Fortran、Ada

跨平台支持：支持几乎所有主流操作系统，如

Linux、UNIX、Windows等。支持多种硬件平台，如X86、ARM、PPC、MIPS等

交叉编译功能

 

编译相关文件路径

头文件

一般在/usr/include目录下

库文件

一般在/lib、/usr/lib目录下

某些库在其他目录下，如X Window相关库一般在/usr/X11R6/lib目录下

编译器、连接器核心文件

一般在/usr/lib/gcc-lib/<target>/<version>目录下

 

Linux下函数库

静态库(.a)和动态库(.so)

库命名：lib开头，库版本号

库链接

标准库：

动态加载库：ld-linux.so(/lib)

标准C库：libc.so(/lib)

标准C++库：libstdc++.so(/usr/lib)

数学库：libm.so(/lib)

 

GCC使用用法

基本用法：

 gcc [options] file…

示例：gcc –o hello hello.c，编译hello.c为可执行文件hello(自动连接标准C库libc.so)

示例：gcc –o hello hello.c –lm，编译hello.c为可执行文件hello，连接数学库libm

示例：g++ -o hello hello.cpp，编译hello.cpp为可执行文件hello，自动连接标准C++库libstdc++.so

 

GCC常用选项

-v ：显示gcc版本信息及其相关信息

示例：gcc -v

可用于查看gcc核心文件信息及其编译配置选项

 -o：生成可执行文件名

示例：gcc -o hello hello.c

 -c：仅编译成中间目标文件(.o)，不连接

示例：gcc -c hello.c，将生成hello.o

 -S：由源程序生成汇编文件(.s)

示例：gcc -S hello.c，将生成hello.s

-E：对源程序仅进行预处理，输出到标准输出上（可用于分析预处理如define的问题）

 示例：gcc -E hello.c> hellop.c

 -I：指定头文件所在路径

 示例：gcc -Iinclude -o hello hello.c

 -L：指定库文件所在路径

 示例：gcc –o hello hello.c -Llib -ltest

 -l：指定连接的库文件

 示例：同上

 -D：定义宏

 示例：gcc -D DEBUG=3 -o hello hello.c

-On：代码优化选项，以产生更小和更快的目标代码，表示优化级别，如-O1,-O2,-O3等

 示例：gcc -O2 -o hello hello.c

 -m<arch>：针对特定处理器的优化，如-m386，-m586等

 示例：gcc -m586 -o hello hello.c

 -g：产生调试代码，用于gdb调试工具

 示例：gcc -g -o hello hello.c

 -pg：产生用于性能测试的附加信息，供gprof程序使用

 示例：gcc -pg -o hello hello.c

 -Wall：显示所有警告信息

 示例：gcc -Wall -o hello hello.c

 

GNU调试工具gdb

基本功能：

设置断点，暂停程序执行

监视运行状态下变量值

单步执行代码

汇编、反汇编

调试信息

源程序编译时加上-g选项，保证目标程序内含调试信息，方便gdb调试时显示代码行、变量名等。

 

 

GDB调试示例程序test.c

＃i nclude <stdio.h>

int main()

{

int i,j;

j=0;

for(i=0;i<10;i++)

{

j+=2;

printf(“j=%d\n”,j);

}

}

GDB调试命令

 编译：gcc -g -o test test.c

 运行gdb：gdb test

 gdb命令：

 help：可查看gdb命令帮助

 gdb命令可采用缩写，如list可缩写为l

 列出源文件：list

 设置断点：break

 示例：break 6，在第6行设置断点

 示例：break <filename>:<linenum>，在特定源文件的特定行设置断点

 示例：break <>，在函数上设置断点

 示例：break *<address>，在特定地址上设置断点

 运行：run，在断点处程序暂停

 

GDB调试命令

 打印变量值：print，printf

 示例：print i，打印变量i的值

 示例：print i=10，将变量i赋值为10

 示例：printf “0x%x\n”,j+20，按格式打印变量值

 设置表达式观察点：awatch、watch

 功能：awatch当变量被读写时暂停程序运行，watch当变量发生改变时暂停程序运行

 示例：awatch j，当j发生改变时暂停运行，显示原值和新值；j被读时显示当前值

 继续运行：continue

查看当前断点：info break

清除断点：clear

示例：clear 6，清除第6行设置的断点

删除断点：delete

示例：delete 2，删除编号为2的断点

屏蔽断点：disable

示例：disable 2，暂时使编号为2的断点失效

激活断点：enable

示例：enable 2，重新激活编号为2的断点

条件断点：

示例：break 8 if j==8，每执行到第8行检测j的值，如果j=8则程序暂停

其他断点命令：

 ignore：忽略断点特定次数

 tbreak：设置临时断点，仅执行一次

单步运行：step，跟踪到函数内部

单步运行：next，不跟踪到函数内部

显示表达式值：display，每运行到断点均显示值

显示display的表达式：info display

删除display的表达式：delete display <编号>

设置变量值：set variable

示例：set variable i=8

打印当前堆栈信息：backtrace

设置运行时参数：set args

源程序编译时-l选项可自动连接相应动态库

查看目标文件使用的动态库ldd

示例：ldd hello

动态库路径

默认/lib，/usr/lib

由/etc/ld.so.conf指定

 ldconfig程序根据/etc/ld.so.conf重建动态库cache

 ld-linux.so动态库负责完成动态链接

环境变量LD_LIBRARY_PATH

 

全称：executable and linkable format

目标文件：可重定位文件(relocatable，.o)，可执行文件，静态库，动态库等

 ELF文件组成

文件头ELF header

程序段，典型的段.text(代码段)、.bss(未初始化的数据段)、.data(初始化的数据段)

重定位和位置无关代码(PIC)

 

二进制文件工具binutils

 用于查看和操作二进制文件

 包含工具：

 连接器：ld

 汇编器：as

 转换地址到源程序行：addr2line

 建立、修改函数库：ar

 列出目标文件的符号表：nm

 目标文件转换和拷贝：objcopy

 显示目标文件信息：objdump

 删除目标文件中的符号表：strip

 显示elf文件信息：readelf

 

二进制文件工具使用示例

查看目标文件基本信息

示例：readelf –h hello

查看目标文件中的符号

示例：nm hello

查看目标文件中的段信息

示例：objdump –h hello

反汇编目标文件

示例：objdump –d hello

删除目标文件中的符号，减小文件大小

示例：strip hello

显示可执行文件中的常量串

示例：strings hello

 

编程帮助

 man：用于查看标准命令、系统调用和函数库等的用法

示例：man sleep(查看标准命令sleep)

示例：man 3 sleep(查看函数sleep的用法)

 Info：查看命令用法，类似Web页面

示例：info gcc，查看gcc用法

示例：info libc，查看标准C函数