【Linux】编译器-gcc/g++与调试器-gdb的使用

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前言

本篇文章博主将会讲解gcc/g++的使用并搭配编译器相关知识讲解代码翻译的过程，一些常见的gcc/g++语法也会总结出来，在Linux下想要调试代码我们需要借助GUN调试器（gdb），那如何使用gdb博主也会进行讲解。

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1.gcc/g++语法

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

🐸常用选项速览🐸

• -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（否则就会打印到屏幕上）。
• -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 将处理结果输出到指定文件，后接文件名。
• -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（即gdb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。
• -w 不生成任何警告信息。
• -Wall 生成所有警告信息。
• -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

2.gcc的使用及编译器是如何"翻译"代码的？

（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 test.c –o test.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

条件编译多提一嘴：

我们可以通过给编译器传递不同的宏值，来进行对代码的动态裁剪。

实例：gcc test.c -o test -D VERSION1=1

（2）编译

编译阶段，gcc/g++首先检查代码的规范性、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，将代码翻译成汇编语言。

实例：gcc -S test.i -o test.s

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。

-o选项是指目标文件，“xxx.s”文件为已经过翻译的原始程序。

（3）汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的“xxx.s”文件转成目标文件。

实例：gcc –c test.s –o test.o

-c选项可以得到汇编代码转化为“xxx.o”的二进制目标代码了。

（4）链接

在成功完成以上步骤之后，就进入了链接阶段。

链接的主要任务就是将生成的各个“xxx.o”文件进行链接，生成可执行文件。

gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件。

实例：gcc test.o –o test

巧记：键盘左上角ESC分别对应预处理、编译、汇编。

若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out。

在我们编写代码时时常需要使用库函数中的函数，比如stdio.h中的printf函数，但当我们展开stdio.h文件后发现也只是有printf的函数声明，那么这些库函数的定义放在哪里了呢？

就以stdio.h头文件举例，里面的库函数实现在了名为libc.so.6（C标准库）的库文件中。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printf函数了，而这也就是链接的作用。

3.动静态库

• 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当中，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，静态库一般以.a为后缀。
• 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当中，而是在程序运行时由链接文件加载库，这样可以节省系统的开销，动态库一般以.so为后缀。

动静态库的优缺点对比：

动静态链接比对
链接方式库及特性Linux（后缀）Windows（后缀）动态链接动态库（被多个使用者共同使用，一旦缺失，所有程序都不可以运行了）.so.dll静态链接静态库（不需要关联，将库文件代码直接拷贝到可执行文件中）.a.lib
动态库

• 优点：节省资源（包括磁盘、内存、网络等资源），不会出现太多重复代码。
• 缺点：对库的依赖性较强，一旦库丢失，所有使用这个库的程序都无法运行。

静态库

• 优点：不依赖库，同类型平台中都可以直接运行。
• 缺点：可执行程序体积较大，比较浪费自愿。

动态链接实例：gcc -o mybin mytest.c（Linux默认）

静态链接实例：gcc -o mybin-static mytest.c -static

可利用file查看可执行文件的链接方式：

比对下静态链接与动态链接生成的可执行文件的大小：

所以说静态链接安全可靠，但是浪费资源。

可利用ldd 文件名查看可执行文件所依赖的库（当有缺失时会有提示）：

4.gdb的使用

首先我们知道程序的发布方式有两种：

• debug版本：程序本身会被加入更多的调试信息，以便于进行调试。
• release版本：不会添加任何调试信息，是不可调试的。

在Linux当中gcc/g++默认生成的可执行程序是release版本的，是不可被调试的。

如果想生成debug版本，就需要在使用gcc/g++生成可执行程序时加上-g选项。

** 🐸gdb语法速览**🐸

【安装gdb】

• sudo yum install -y gdb

【进入gdb】

• 指令： gdb 文件名

【调试】

• 「run/r」：运行代码（启动调试）。
• 「next/n」：逐过程调试。
• 「step/s」：逐语句调试。
• 「until 行号」：跳转至指定行。
• 「finish」：执行完当前正在调用的函数后停下来（不能是主函数）。
• 「continue/c」：运行到下一个断点处。
• 「set var 变量=x」：修改变量的值为x。

【显示】

• 「list/l n」：显示从第n行开始的源代码，每次显示10行，若n未给出则默认从上次的位置往下显示.。
• 「list/l 函数名」：显示该函数的源代码。
• 「print/p 变量」：打印变量的值。
• 「print/p &变量」：打印变量的地址。
• 「print/p 表达式」：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值。
• 「display 变量」：将变量加入常显示（每次停下来都显示它的值）。
• 「display &变量」：将变量的地址加入常显示。
• 「undisplay 编号」：取消指定编号变量的常显示。
• 「bt」：查看各级函数调用及参数。
• 「info/i locals」：查看当前栈帧当中局部变量的值。

【断点】

• 「break/b n」：在第n行设置断点。（多文件"在test.c文件的第7行"打断点：b test.c:7）
• 「break/b 函数名」：在某函数体内第一行设置断点。
• 「info breakpoint/b」：查看已打断点信息。
• 「delete/d 编号」：删除指定编号的断点。
• 「disable 编号」：禁用指定编号的断点。
• 「enable 编号」：启用指定编号的断点。

【退出gdb】

• 「quit/q」：退出gdb。

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