Linux——编译器gcc/g++、调试器gdb以及自动化构建工具makefilemake详解

编译器—gcc/g++、调试器—gdb以及自动化构建工具—makefile&&make

文章目录

编译器—gcc/g++、调试器—gdb以及自动化构建工具—makefile&&make
1. 编译器——gcc/g++
- 1.1 生成可执行文件与修改默认可执行文件
- 1.2 程序的翻译过程以及对应的gcc选项
- - 1.2.1 预处理 gcc -E
  - 1.2.2 编译 gcc -S
  - 1.2.3 汇编 gcc -c
  - 1.2.4 链接 gcc
2. 调试器——gdb
- 2.1 debug版本和release版本
- 2.2 gdb常用功能及其选项
- - 2.2.1 查看代码
  - 2.2.2 开始/退出调试
  - 2.2.3 断点设置
  - 2.2.4 逐语句/逐过程
  - 2.2.5 断点跳跃
  - 2.2.6 查看变量
  - 2.2.7 查看函数调用堆栈
3. 自动划构建工具——makekfile&&make
- 3.1 makefile
- 3.2 make
- - 3.2.1 工作原理
  - 3.2.2 文件的acm时间

本章思维导图：

注：本章思维导图对应的 .xmind和 .png文件都已同步导入至资源

1. 编译器——gcc/g++

安装命令：

gcc：sudo yum install -y gcc
g++：sudo yum install -y gcc-c++

gcc只能编译C语言代码，g++既可以编译C语言代码也可以编译C++代码
推荐用gcc编译C语言代码

注：gcc和g++的选项一致，下面的讲解都以gcc为例

1.1 生成可执行文件与修改默认可执行文件

我们可以直接用gcc编译器将一个.c文件直接编译成可执行文件

命令：

gcc filename

在这种情况下，会默认生成一个a.out可执行文件

在这里插入图片描述

如果我们想要指定生成的可执行文件的名字，可以加入-o选项

gcc -o newName filename

在这里插入图片描述

当然，如果想要对gcc编译器做更多的了解，上面的操作显然是不够的，我们需要结合程序的翻译过程来进行学习。

1.2 程序的翻译过程以及对应的gcc选项

众所周知，程序的翻译分为了四个步骤：预处理、编译、汇编、链接。要学会只用Linux的编译器：gcc/g++，固然也需要理解这四个步骤

关于这四个步骤，博主已经在程序的翻译环境和运行环境做了较为详细的阐述，故下面只对这四个步骤做简单的讲解：

1.2.1 预处理 gcc -E

在这一过程，编译器会进行头文件展开、宏替换、条件编译等过程

对应的gcc命令为：

gcc -E -o file.i file

-E：即为预处理的gcc选项。表示预处理完后就停止
预处理完后生成的文件后缀一般为.i

演示：

在这里插入图片描述

可以看到，所谓的头文件展开实际上就是将头文件的内容拷贝至源文件中，预处理后得到的文件仍是C语言

1.2.2 编译 gcc -S

在这一过程，会对与处理过后的文件进行语法分析和词义分析，如果没有错误，就会生成以一个由汇编代码所写的文件

对应的gcc命令为：

gcc -S -o file.s file

-S：即为编译的gcc选项。表示编译完后就停止
编译生成的文件的后缀名一般为.s

演示：

在这里插入图片描述

1.2.3 汇编 gcc -c

在这一过程中，会将汇编代码转换为二进制代码，形成一个二进制文件

对应的gcc命令为：

gcc -c -o file.o file

-c：即为汇编的gcc选项。表示汇编完后就停止
汇编生成的二进制文件我们称其为目标文件.obj，文件后缀可以为.o

演示：

在这里插入图片描述

1.2.4 链接 gcc

会对目标文件进行动静态库链接，形成最终的可执行程序.exe

对应的gcc命令为：

gcc -o newName filename

可以看到，用这条命令就可以直接生成一个可执行程序

演示：

在这里插入图片描述

以前写代码时大家可能会有一个疑惑：我明明没有声明和定义printf()、scanf()等库函数，为什么我可以正常使用呢？

而之所以我们可以使用这些库函数，正是因为编译器有链接这一过程，这一过程将目标文件和库文件进行链接，从而让我们可以使用库中声明和定义好的函数

我们可以用命令：ldd file，查看一个文件依赖的库文件

函数库分为动态库和静态库两种：

动态库：

动态库不包含在可执行程序中，而是在程序运行时由操作系统或者程序自行加载
多个程序可以共享一个动态库，因此如果采用动态链接可以**减少程序所占用的
使用动态链接的程序对库的依赖性较强，因此一旦库丢失，会使依赖这个库的程序都无法运行
gcc/g++编译默认进行的是动态链接

静态库：

一般来说，需要自己对C语言和C++的静态库进行安装，执行下面两个命令即可：

sudo yum install -y glibc -static

sudo yum install -y libstdc++ -static

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的库
静态库包含在可执行程序中，因此使用静态链接的程序对库的依赖性较弱，同类型平台都可以使用
由于可执行程序包含了库文件的拷贝，因此使用静态链接的程序会占用较多的资源空间（内存、磁盘）
如果要使gcc/g++进行静态链接，就要加入-static选项

2. 调试器——gdb

安装命令：

sudo yum install -y gdb

为了能够更好的理解，我们先来谈谈程序发布的两个版本——debug版本和release版本

2.1 debug版本和release版本

在这里插入图片描述

首先我们要清楚：

Linux上的gcc和g++编译出来的可执行程序默认都是release版本的
release版本是不支持调试的，只有在debug版本下才能调试

为了在Linux上能够生成debug版本的可执行程序，我们需要在编译时加上选项-g

gcc -o newFile file -g

下面，我们再来谈谈为什么一个程序要有debug和release两个版：

在程序的开发阶段，程序难免会出现各种问题，而为了能够方便程序员对这些错误进行排查，就必须要支持调试这一功能，因此程序员开发中的程序一般都是debug版本，里面包含了各种调试信息，方便进行错误排查
当程序员认为开发中的程序已经基本完成，就会将其交给测试组的人员进行测试。而这个程序最终肯定是要交给大众去使用的，使用这个程序的普通人显然不需要debug版本的调试信息，他们只需要更小的体积和更快的下载速度，因此这就要求程序需要一个**release发行版本，这个版本就是给测试组的人员进行测试和给用户进行使用的版本**