【操作系统】Linux编译与调试

环境：Ubuntu16.04

编译

对于C语言，gcc

1.-o

• 作用：指定输出文件的名称。
• 示例：gcc -o my_program source.c 会将编译结果输出为 my_program（而不是默认的 a.out）。

2.-c

• 作用：只进行编译，不进行链接。生成目标文件（.o），用于后续的链接。
• 示例：gcc -c source.c 会将源代码文件 source.c 编译成目标文件 source.o。

3.-D

• 作用：定义宏。相当于在代码中使用 #define。可以在编译时为预处理器定义宏。
• 示例：gcc -DDEBUG source.c 会在编译过程中定义 DEBUG 宏，可以在代码中使用 #ifdef DEBUG 来控制调试代码。

4.-O

• 作用：启用优化选项。后面可以加上优化级别（如 -O1, -O2, -O3 等），影响代码优化的程度。
• 示例：gcc -O2 source.c 会启用中等程度的优化。

5.-e

• 作用：指定程序的入口点。通常用于指定链接时的起始函数名，默认情况下，程序从 main() 开始执行。
• 示例：gcc -e start source.c 会将 start 作为程序的入口点，而不是默认的 main。

6.-E

• 作用：只运行预处理阶段，不进行编译或链接。输出预处理后的代码。
• 示例：gcc -E source.c 会输出经过预处理后的代码（去掉宏定义等预处理内容）。

7.-Wall

• 作用：启用所有常见的警告信息。帮助开发者发现潜在的错误或不推荐的代码用法。
• 示例：gcc -Wall source.c 会显示所有常见的编译警告。

8.-g

• 作用：生成调试信息。用于调试时，包含源代码的行号和其他调试信息。
• 示例：gcc -g source.c 会生成包含调试信息的可执行文件，便于使用调试器（如 gdb）调试。

9.-L

• 作用：指定库文件搜索路径。当链接时，编译器会在指定的路径中查找库文件。
• 示例：gcc -L/usr/local/lib -o my_program source.c 会让链接器在 /usr/local/lib 目录中查找库文件。

10.-l

• 作用：指定要链接的库文件。-l 后面跟库的名称（不需要加前缀 lib 和后缀 .a 或 .so）。
• 示例：gcc -o my_program source.c -lm 会链接数学库 libm（libm.so 或 libm.a）。

11.-v

• 作用：显示详细的编译过程，包括编译器的版本信息、命令行参数、编译器如何调用预处理器、编译器、链接器等信息。
• 示例：gcc -v source.c 这会打印出 gcc 的详细信息以及它执行的每一步。

12.-I

• 作用：指定一个目录作为头文件的搜索路径。当编译器遇到 #include 指令时，会在该目录中查找头文件。
• 示例：gcc -I/usr/local/include source.c 这会让编译器在 /usr/local/include 目录中查找头文件。

13.-M

• -M 生成.c文件与头文件依赖关系以用于Makefile，包括系统库的头文件

14.-MM

• -MM 生成.c文件与头文件依赖关系以用于Makefile，不包括系统库的头文件

 对于C++，编译命令：

g++ main.c -std=c++11 -o app

调试

gcc 1.c -g -o app
gdb app

 注：如果想进行调试，必须加-g，否则会出现以下情况：

• 进入调试：gdb 可执行文件名字
• 退出调试：quit(q)
• 查看代码：list(l) 行号（注：list显示10行代码，从当前行开始，上下一共10行）
• 开始调试：start（停在main函数的第一行）
• 逐过程：next(n) （逐过程，把函数当成一条语句，不进入函数，继续执行下一条语句）
• 逐语句：step(s) （逐语句，有函数跳到函数里面去执行）
• 继续执行上一条命令：回车 （例如我们上一次执行s命令，按下回车，继续执行s命令）
• 查看变量值：p 变量名
• 持续监控变量：display 变量名
• 结束持续监控变量：undisplay 变量编号
• 开始调试：run（运行到第一个断点处，如果没有断点则直接运行到函数结尾）
• 下断点：break(b) 行号/函数名
• 查看断点信息：info breakpoints
• 继续运行到下一个断点处：continue(c)
• 临时禁用断点：disable 断点编号
• 取消禁用断点：enable 断点编号

在 Linux 中使用 gdb 调试时，可以通过生成 core dump 文件来帮助诊断程序崩溃时的状态。core dump 文件就是程序产生异常退出时，保留异常信息的文件。

makefile

makefile文件（项目管理工具），是GNU工具链的一部分。

一、优点：

1. 重用性极强（一次编写终身受益），可以反复使用管理不同的项目
2. 便捷的编译管理代码，不用每次书写复杂的编译命令
3. 节省编译时间

• 编译时间分为：编译期（预编译、编译、汇编）+链接期（把所有的.o文件链接生成可执行文件）
• 编译期:源文件.c编译生成.o文件
• 第一次编译的时候不会节省编译时间，会保存所有生成的中间文件.o文件，下一次编译的时候只编译修改的源文件，重新生成.o文件，没有修改的源文件直接使用保存的.o文件，一起链接生成可执行文件。
• 怎么判断源文件是否被修改?比较源文件的修改时间和.o文件的生成时间，如果源文件的修改时间比.o文件的生成时间更新，说明生成.o文件以后源文件又被修改过，需要重新编译。

二、命名：必须以makefile或Makefile命名

三、注释：#

四、执行makefile文件：make

五、makefile三要素：

1. 目标：完成编译，生成可执行文件，可执行文件的名字就是目标
2. 依赖：源文件或者资源文件根据依赖生成目标要执行的命令
3. 命令：根据依赖生成目标要执行的命令

• 目标:依赖

          命令（命令前用Tab键）

makefile使用示例：

示例一：

执行make命令即可。

示例二：

makefile执行原理和注意事项：

• 自顶向下建立依赖关系
• 默认只有一个最终目标，可以有多个中间目标

makefile变量定义和使用

1、自定义变量

• 没有数据类型，默认都是字符串类型
• 变量名可以由字母、数字、下划线构成，不能以数字开头，为了与高级语言区分，一般都使用全大写
• 使用：$(变量名)

2、内置

• $@：表示目标名，随着目标名字的变化而变化
• $^：表示所有依赖项
• $<：表示第一个依赖项

示例三：

如上，当我们只修改了makefile文件，其余的没有进行修改时，会提示当前已是最新，这是我们只需要删除所有.o文件，重新执行make命令即可。

内置函数和内建语法:

• wildcard文件名处理函数：获取某个路径下的所有文件名
• SOURCEFILE=$(wildcard *.c)
  #获取当前路径下所有.c文件的名字，存到变量SOURCEFILE中
  #SOURCEFILE=main.c add.c sub.c des.c mul.c
• patsubst字符串处理函数
  DFILE=$(patsubst %.c,%.o,$(SOURCEFILE))
  #使用patsubst把SOURCEFILE里面的所有.c文件名字变成.o文件
  #DFILE=main.o add.o sub.o des.o mul.o

示例四：

示例三中代码可改写成以下形式：

常用变量

• TARGET=myapp#存储目标名字
• cc=gcc#用于存储编译器版本
• INCLUDE_PATH=../include#储头文件路径
• LIBRARY_PATH=../lib#存储库文件路径
• INSTALL_PATH=/usr/bin#存储安装路径
• CFLAGS=-I$(INCLUDE_PATH) -c -Wall#存储编译选项（或加-g...）
• CPPFLAGS=-D#预处理选项

示例五：

示例四中代码可改写成以下形式，提高makefile的复用性，后续只需要对宏进行修改即可。

功能目标:没有依赖，只有命令

• 删除

clean:

        rm -rf $(DFILE) $(TARGET)

• 安装

install:

        sudo cp $(TARGET) $(INSTALL_PATH)

• 卸载

uninstall:

        sudo rm -rf $(INSTALL_PATH)/$(TARGET)

• 输出

output :

        echo $(INSTALL PATH)/$(TARGET)

示例六：

执行clean功能：make clean

如有错误，欢迎交流指正！