（四）【Linux环境基础开发工具】2

原创 于 2025-05-20 08:11:08 发布 · 668 阅读 · 12 ·
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#linux #算法 #运维

Linux编译器—gcc/g++使用

1 gcc如何完成对源文件的编译

格式：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

1.1 gcc选项

  • -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
  • -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
  • -c 编译到目标代码
  • -o 文件输出到 文件
  • -static 此选项对生成的文件采用静态链接
  • g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
  • -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库
  • -w 不生成任何警告信息
  • -Wall 生成所有警告信息

1.2 gcc选项记忆

  • esc，iso例子

2 C语言执行过程需要经历哪几个步骤？

C语言执行过程需要经历预处理、编译、汇编和链接四个过程。

2.1 预处理

  • 预处理功能主要包括：宏替换，头文件展开，条件编译，去注释等。
  • 预处理指令是以#号开头的代码行
  • 实例：gcc -E hello.c -o hello.i
  • 选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程
  • 选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序

2.2 编译（生成汇编）

  • 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。
  • 实例：gcc -S hello.i -o hello.s

2.3 汇编（生成机器可识别代码）

  • 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
  • 在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
  • 实例：gcc -c hello.s -o hello.o

2.4 连接（生成可执行文件或库文件）

  • 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
  • 实例：gcc hello.o -o hello

3 函数库

  • 我们写C程序时，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?
  • 最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用

3.1 函数库一般分为静态库和动态库两种

  • 静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”
  • 动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件。gcc hello.o -o hello
  • gcc默认生成的二进制程序，是动态链的，这点可以通过file hello命令验证。
gcc hello.c -o hello   // 默认是动态链接

gcc hello.c -o hello_static -static    // 改成静态链接

补充：

  1. 如果没有静态库，能不能强制-static使用静态库？
    • 答：不行
  2. 如果没有动态库，只有静态库并且能找到静态库，但是我没有写-static，能编译成功吗？
    • gcc默认优先动态链接，-static本质是是改变优先级
  3. 编译过程中，是不是全部使用动态链接或静态链接？
    • 不是，是混合用的，除非加static，则全部变成静态链接
  • 动态库是共享库，可以有效节约资源（磁盘空间，内存空间，网络空间等），动态库一旦丢失，会导致各个程序都无法运行。
  • 静态库不依靠库，程序可以独立运行，但是体积大，比较消耗资源。

4 Linux项目自动化构建工具 make/makefile

4.1 背景

  • 会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力
  • 一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作
  • makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
  • make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令
  • make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建
mycode:mycode.o
    gcc -o mycode mycode.o
mycode.o:mycode.s
    gcc -c mycode.s -o mycode.o
mycode.s:mycode.i
    gcc -S mycode.i -o mycode.s
mucode.i:mycode.c
    gcc -E mycode.c -o mycode.i

clean:
   rm -f mycode.i mycode.s mycode.o mycode

4.2 依赖关系与依赖方法

mycode:mycode.o   //依赖关系
	gcc -o mycode mycode.o  // 依赖方法

4.3 工作原理

  • make是如何工作的,在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么
  • make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件
  • 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件，在上面的例子中，他会找到“mycode”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
  • 如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的mycode.o文件的文件修改时间要比mycode这个文件新，那么，他就会执行后面所定义的命令来生成mycode这个文件
  • 如果mycode所依赖的mycode.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为mycode.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成mycode.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
  • make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件
  • 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。
  • make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦
  • 项目清理
  • 工程是需要被清理的
  • 像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。
  • 但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的。

4.4 make补充

  1. make为什么只能执行一次？（除非修改了代码）
    • 为了提高编译效率
  2. 它是怎么做到的？
    • 看编译时间。stat mycode.c，查看文件时间。
      在这里插入图片描述
  • 文件 = 文件内容 + 文件属性
  • Access：进入文件的时间
  • Modify：文件内容的修改时间
  • Change：文件属性的修改时间（文件名、文件大小、文件权限等）
  • 一般文件内容修改了，文件属性也会变（起码文件大小会改变）
  • 由于Access变化太频繁了，所以不是每次进入文件时，Access就会改变，Modify或是Change修改次数达到一定数量，Access才会修改，目的是保护磁盘（频繁的写入会对磁盘造成危害），如果想立即修改所有时间，可以touch mycode.c，更新全部时间。touch -m mycode.c修改Modify的时间。
  • make会根据
  1. 我想让make可以一直执行，或者我想让make clean可以一直执行了？
    • .PYONY:make就可以让make可以一直执行
mycode:mycode.c
	gcc mycode.c -o mycode  // 等价于 gcc - o $@ $^
.PYONY:clean   // 让make clean可以一直执行
clean:
	rm -f mycode

其中$ @等价于 冒号左侧的玩意，$^等价于冒号右侧的参数列表。

5 Linux第一个小程序－进度条

5.1 \r&&\n

  • \n是换行：使光标从当前行跳到下一行，但是光标只是垂直往下跳。
  • \r是回车：让光标移动到最开的位置
  • Enter是回车+换行同时做了

5.2 进度条代码

mkdir processbar      // 先建立一个processbar的文件夹
cd processBar         // 进入文件夹
touch processBar.h    // 创建一个普通文本，放函数声明
touch processBar.c    // 函数的实现
touch main.c          // 函数的调用
touch makefile        // 方便编译

processBar.h

#pragma once

#include "unistd.h"
#include "string.h"
#include <stdio.h>
#define NUM 102
#define STYLE '='
                                                                                                                                            
void processbar();

processBar.c

#include "processBar.h"
#define RED "\033[0;32;31m"
#define NONE "\033[m"

const char* lable = "|/-\\";    // 两个斜杠是转义

void processbar()
{
	char bar [NUM];
	memset(bar,'\0',sizeof(bar));   // 数组内容都设置成\0
	int i = 0;
	int len = strlen(lable);

	while(i<=100)
	{
	printf(RED"[%-100s]"NONE"[%d%%]""[%c]""\r",bar,i,lable[i % len]);
	// RED  NONE是为了把进度条渲染成红色
	// - 是为了左对齐
	// 100 是为了一次填充100字符
	// %d%% 为了添加百分比数字，两个百分比是转义
	// \r 是让光标回到当前行的最左侧
	
	bar[i++] = STYLE;
	if(i<100)
	bar[i] = '>';
	fflush(stdout);   // 立即刷新，不要往缓冲区写了
	usleep(100000);   // usleep休眠单位是微秒，sleep休眠单位是秒
	}
	printf("\n");
}

main.c

#include "processBar.h"
#include <unistd.h>
int main()
{
	processbar();
	                                                                                                                                      
	return 0;
}

makefile

processbar:processBar.c main.c                                                                                                               
	gcc -o $@ $^

.PHONY:clean
clean:
	rm -f processbar

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6 使用 git 命令行

1. 登陆gitee官网，登陆自己账号，右上角，点击我的仓库，查看历史仓库。
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2. 点击加号，然后新建仓库
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3. 创建仓库
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4. 回到XShell，查看git配置（是否已经安装git）

  • 如果没有安装，就去root账号下安装：yum install git
  • 安装完成后git -- version查看git版本

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5. 回到gitee，点击克隆下载，复制命令
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6. 成功把远端仓库拉到本地了
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7. 进入仓库，查看仓库内容，其中.git就是拉取下来的本地仓库。（不要轻易的对仓库内容进行修改）
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8. 把要上传的文件夹test_git_code，复制到，Linux_first_code(从远端拉取下来的文件夹)
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9. 在把要上传的文件夹test_git_code，添加到本地仓库（git），git .，git commit -m "完成了第一个Linux小程序---进度条代码"。

  • git .，刚开始从远端拉取下来的Linux_first_code文件夹里面，多了一个test_git_code文件夹（我们要上传的代码全在里面），这条指令就是把test_git_code文件夹，上传到本地仓库。
  • git commit -m "完成了第一个Linux小程序---进度条代码"，这条指令，解释为什么要上传这个文件夹（写个注释，将来面试官可能会看）
    如果是第一次上传代码，可能会遇到以下情况：
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    你需要告诉gitee，你的邮箱是多少，你叫什么名字。
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    然后再继续：git commit -m "完成了第一个Linux小程序---进度条代码"，相当于是写个日志（面试官很有可能会看滴，不能乱写！！！）
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  1. 现在本地仓库成功添加你的代码，但是远端还没有添加，于是需要你：git push，把代码添加到远端仓库
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    至此，刚才写的进度条代码就成功添加到远端的代码仓库了。
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6.1 git的其它问题

  1. git log : 查看历史提交记录
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  2. 下载刚才上传的代码，怎么下载？
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  3. 查看提交状态
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  4. .gitignore也是一个隐藏文件，里面出现的名称后缀，最后都不会添加到远端仓库。*表示通配符
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7 Linux调试器-gdb使用

  • 程序的发布方式有两种，debug模式和release模式
  • Linux gcc/g++出来的二进制程序，默认是release模式，无法进行调试
  • 要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g 选项
  • 要被gdb调试，必须debug方式发布，必须加上 -g 选项

gdb mycode查看调试信息
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readelf -S mycode查看二进制构成
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gcc -o mycode_debug mycode.c -g以debug方式发布，添加了调试信息
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  • list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
  • list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
  • r或run：运行程序。
  • n 或 next：单条执行。
  • s或step：进入函数调用
  • break(b) 行号：在某一行设置断点
  • break 函数名：在某个函数开头设置断点
  • info break ：查看断点信息。
  • finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
  • print( p )：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
  • p 变量：打印变量值
  • set var：修改变量的值
  • continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
  • run(或r)：从开始连续而非单步执行程序
  • delete breakpoints：删除所有断点
  • delete breakpoints n：删除序号为n的断点
  • disable breakpoints：禁用断点
  • enable breakpoints：启用断点
  • info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
  • display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
  • undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
  • until X行号：跳至X行
  • breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
  • info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
  • quit：退出gdb，ctrl+d也是退出
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