Linux编译器-gcc使用和调试器-gdb使用

gcc的使用


gcc的四个翻译过程

gcc如何完成翻译过程

格式:gcc [选项] 要翻译的文件 [选项] [目标文件]

1.预处理阶段(进行宏替换)

  • 主要功能:进行宏替换,头文件包含,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"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"文件为已经预处理过的C原始程序

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

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

4.链接(生成可执行文件或库文件)

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

这里涉及到一个重要的概念:库函数

在C程序中,我们并没有定义printf的函数的实现,且在预编译中包含的头文件stdio.h中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实现printf函数的呢?最后的答案是:系统把这些函数的实现都被做到名为libc.so.6的库文件中去了,在没有特别指明的情况下,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,这样就实现函数printf。这就是链接的作用。

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”(简而言之,静态库是拷贝一份库文件,文件较大)
  • 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,是动态链接的,可通过file命令验证

动/静态链接的最大区别在于是否依赖第三方库

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.
  • -O0
  • -O1
  • -O2
  • -O3 编译器的优化选项的4个级别,-O0表示没有优化,-O1为缺省值,-O3优化级别最高
  • -w 不生成任何警告信息。
  • -Wall 生成所有警告信息。

Linux调试器-gdb使用


1.背景

程序的发布方式有两种,分别是debug模式和release模式。debug模式是开发版本,允许被调试,因为程序里加了调试信息;release模式是发布版本,不能调试。Linux gcc/g++出来的二进制程序,默认是release模式。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。

2.如何使用

1.启动调试

使用命令:gcc -g 文件名

2.显示源代码,接着上次的位置往下列,每次列10行:list/I

3.在某一行打断点:break(b)+行号

4.运行程序:r或run

还有很多调试命令:

  • s或step:进入函数调用
  • 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
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