05gcc/g++和gdb使用

Posted 2021-10-21 精致的灰(>_<)

一般生成C/C++可执行程序需要经过以下四个步骤：1.预处理（头文件展开、去注释、宏替换、条件编译）。2.编译（C代码翻译成汇编语言）。3.汇编（汇编代码转为二进制目标代码）。4.链接（将目标文件和系统库进行链接形成可执行程序）。gcc/g++就是用来实现这四个步骤的，gdb则是一个调试器，用来debug。

Linux默认生成的可执行程序是动态链接且以release方式发布的！

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文章目录

• 编译器gcc/g++
• • 预处理
  • 编译
  • 汇编
  • 链接
  • 动态库和静态库
• 调试器gdb
• • 调试
  • 显示
  • 断点
  • 退出gdb
• 补充内容

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编译器gcc/g++

gcc用来编译C语言程序，g++用来编译C++程序。它俩的选项基本一致。
语法：
gcc/g++ [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
常用选项：

• -E 只进行预处理，不生成对应的文件，需要把预处理后的信息重定向到一个输出文件里面（否则将把预处理后的结果打印到屏幕上）。
• -S 编译到汇编语言，不进行汇编和链接，即只进行预处理和编译。
• -c 编译到二进制目标代码
• -o 将处理结果输出到指定文件，该选项后需紧跟输出文件名。
• -static 此选项对生成的文件采用静态链接。
• -g 生成调试信息用于debug（若不携带该选项则默认生成release版本）。
• -shared 此选项将尽量使用动态库，生成文件较小。
• -w 不生成任何警告信息。
• Wall 生成所有警告信息。
• -O0/-O1/-O2/-O3 编译器优化选项的四个级别，-O0表示没有优化，-O1为缺省值，-O3优化级别最高。

预处理

通过-E选项可以将文件进行预处理，然后通过-o选项将预处理后的信息输出到指定的文件（test.i）中。
预处理阶段的工作主要包括头文件展开、去注释、宏替换、条件编译等。
以test.c文件为例：
gcc -E test.c -o test.i：

编译

编译阶段做的工作，首先检查代码的规范性、是否有语法错误（比如变量名错误等，如果是函数名写错，则是在链接阶段检测出来）等，如果有错误会停止并报错，在检查无误后，将代码翻译成汇编语言。

与预处理不同的是，即使不加-o选项，也会生成对应的.s文件，但为了规范还是应该加上，以test.i文件编译成test.s为例：
gcc -S test.i -o test.s

汇编

汇编阶段的工作是将编译产生的汇编文件转化为.o二进制目标文件。.o文件就是VS编译器下的.obj文件。
gcc -c test.s -o test.o

由于是二进制文件，所以vim文本编辑器打开以后是乱码：

od 文件名可以查看二进制文件：

链接

链接的主要任务就是将生成的各个.o文件以及库文件进行链接，生成可执行文件。
gcc test.o -o test
链接后生成的也是二进制文件:

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。
如果不用-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。

所以对于test.c文件想要直接生成可执行程序test，只需要一条命令就行：
gcc test.c -o test

动态库和静态库

对于一个库函数，以printf为例，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。
上面这种方式称为动态链接，依赖动态库。

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。gcc 在编译时默认使用动态库。

所以，如果在链接的时候出现了链接错误，应该先确认是否存在对应的库。

使用file指令进行查看链接类型，使用ldd指令查看动态链接的可执行文件所依赖的库：

默认采用的是动态链接，但如果我们需要使用静态链接，在后面带上-static选项即可:

静态链接在使用到库函数时，会将库函数的代码拷贝到程序当中，所以程序的体积是比较大的。

不难看出动态链接和静态链接的优缺点：
动态链接：
 优点：程序的体积比较小，比较节省系统资源（磁盘的空间，内存的空间），bin体积小，加载速度快。
 缺点：依赖动态库，程序可移植性较差（一旦库缺失，所有依赖这个库的程序都没法运行了）。
静态链接：
 优点：不依赖第三方库，程序的可移植性较高（库缺失不影响程序的运行）。
 缺点：程序的体积非常大，浪费空间。

在使用静态库之前可能需要先安装，命令如下：
sudo yum install glibc-static
sudo yum install libstdc++-static

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调试器gdb

程序的发布方式有两种，debug模式和release模式：

1. debug版本：程序本身会被加入调试信息，以便于进行调试。因此大小要比release版大。
2. release版本：不会添加任何调试信息，是不可调试的。

Linux下gcc/g++后的二进制程序，默认是以release方式发布，如果要使用gdb调试，必须在源代码生成二进制程序的时候, 加上 -g选项以debug方式发布。

使用gdb进行调试：
gdb 文件名进入进入调试（文件必须是debug版本）

调试方式和VS2019类似，只不过从图形化界面变成了命令行界面，在gdb中很多命令是可以简写的：

调试

• run/r：运行代码（启动调试）。
• next/n：逐过程调试（不进入函数）。
• step/s：逐语句调试（进入函数）。
• 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。
• 回车：重复上一条指令。

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。
• 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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补充内容

gcc 默认使用的是 C89 的标准，一些语法是C99才支持的，比如for(int i=0;i<n;i++)中再for循环中定义变量i。因此用C98标准在编译的时候会报错，此时只需要加上-std=c99即可使用C99的标准进行编译：
gcc test.c -o test -std=c99

Ctrl+r可以联想历史输入过的指令。

readelf -S 文件名 | grep debug可以查看程序的调试信息：