【Linux基础】Linux下的C编程指南

目录

一、前言

二、Vim的使用

2.1 普通模式

2.2 插入模式

2.3 命令行模式

2.4 可视模式

三、GCC编译器

3.1 预处理阶段

3.2 编译阶段

3.3 汇编阶段

3.4 链接阶段

3.5 静态库和动态库

四、Gdb调试器

五、总结

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一、前言

在Linux环境下使用C语言进行编程是一项基础且重要的技能。本文将详细介绍在Linux下使用C语言编程的完整流程，包括代码编辑（使用vim）、编译（使用gcc）、调试（使用gdb）。对于大型项目，手动编译每个文件会非常繁琐，因此我们还需要使用Makefile进行项目管理。本文将重点讲解vim、gcc和gdb的使用，后续会专门更新一篇关于Makefile的文章。

二、Vim的使用

Vim是一款功能强大的模态编辑器，广泛应用于Linux、Unix、MacOS和Windows等操作系统。它具有四种模式：普通模式、插入模式、命令行模式和可视模式。用户可以通过配置文件（.vimrc）对Vim进行个性化定制。

2.1 普通模式

普通模式是Vim的默认模式，键盘按键被解释为命令。以下是一些常用快捷键：

功能键	说明
i	切换到插入模式，光标在所在位置的前面
I(大i)	切换到出入模式，光标跑到行首
o(小o)	切换到插入模式，在原来这行的下面新建一行
O(大o)	切换到插入模式，在原来这行的上面新建一行
a	切换到插入模式，光标在所在位置的后面
A	切换到出入模式，光标跑到行尾
G	移动到文件结尾
gg	移动到文件开头
dd	删除本行
yy	复制本行
u	撤销上一次操作
p	粘贴

2.2 插入模式

功能键	说明
ESC	返回到普通模式

2.3 命令行模式

通过在普通模式下按下 : 键（英文的冒号）进入命令行模式。

功能键	说明
w	保存
q	退出
q!	强制退出
wq	保存并退出
w filename	另存一个名为filename的文件
set nu	显示行号

2.4 可视模式

可视模式用于选择文本。用户可以通过在普通模式下按v键进入普通可视模式，按V键进入行可视模式，按Ctrl + v键进入块可视模式。

不过我平时不怎么用这个模式，所以这部分你们可以看看其他博主的文章。

三、GCC编译器

GCC（GNU Compiler Collection）是Linux下常用的C语言编译器。编译过程分为四个阶段：预处理、编译、汇编和链接。

3.1 预处理阶段

预处理阶段处理源代码中的预处理指令（如#include、#define等）。可以使用-E选项查看预处理结果：

gcc –E hello.c –o hello.i

3.2 编译阶段

编译阶段检查代码的语法和规范，并将代码翻译成汇编语言。可以使用-S选项查看汇编代码：

gcc –S hello.i –o hello.s

3.3 汇编阶段

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件，可使用选项“-c”就可。

gcc –c hello.s –o hello.o

3.4 链接阶段

链接阶段将目标文件与库文件链接，生成可执行文件。可以使用以下命令完成链接：

gcc hello.o -o hello

查看该二进制文件依赖的库：

ldd hello

• linux-vdso.so.1：虚拟动态共享对象（Virtual Dynamic Shared Object），它是 Linux 内核提供的一种机制，用于优化某些系统调用的性能。
• libc.so.6：GNU C 标准库（GNU C Library）的动态链接库文件。
• /lib64/ld-linux-x86-64.so.2：动态链接器（Dynamic Linker），也称为加载器（Loader）。它的作用是负责加载可执行文件及其依赖的共享库，并在程序运行时解析符号。

gcc编译器选项表

后缀名	功能
-c	只编译不链接，生成目标文件“.o”
-S	只编译不汇编，生成汇编代码
-E	只预编译，不做其他处理
-g	在可执行程序中包含标准调试信息
-o file	把输出文件输出到file里
-v	打印出编译器内部编译过程的命令行信息和编译器的版本
-I dir	在头文件的搜索路径列表中添加dir目录
-L dir	在库文件的搜索路径列表中添加dir目录
-static	链接静态库
-llibrary	链接名为library的库文件

-I dir

“-I dir”选项可以在头文件的搜索路径列表中添加 dir目录。由于Linux中头文件都默认放到“/usr/include/”目录下，因此，当用户希望添加放置在其他位置的头文件时，就可以通过“-Idir”选项来指定，这样，Gcc就会到相应的位置查找对应的目录。

-L dir

选项“-L dir”的功能与“-I dir”类似，能够在库文件的搜索路径列表中添加 dir目录。

例如有程序 hello.c 需要用到目录“/root/workplace/Gcc/lib”下的一个动态库 libyourname.so，则只需键入如下命令即可：

gcc hello.c –L= /root/workplace/Gcc/lib –lyourname –o hello

需要注意的是，“-I dir”和“-L dir”都只是指定了路径，而没有指定文件，因此不能在路径中包含文件名。

另外值得详细解释一下的是“-l”选项，它指示 Gcc 去连接库文件 libyourname.so。由于在 Linux下的库文件命名时有一个规定：必须以 “lib” 3 个字母开头。因此在用-l 选项指定链接的库文件名时可以省去 l、i、b 3 个字母。也就是说 Gcc 在对“-lyourname”进行处理时，会自动去链接名为 libyourname.so 的文件。

警告和错误选项

选项	含义
-ansi	支持符合ANSI标准的c程序
-pedantic	允许发出ANSI C标准所列的全部警告信息
-pedantic-error	允许发出ANSI C标准所列的全部错误信息
-w	关闭所有警告
-Wall	允许发出Gcc提供的所有有用的报警信息
-werror	把所有的警告信息转化为错误信息，并在警告发生时终止编译过程
-On	对代码进行优化，n=0~2 数字越大，优化等级越高

3.5 静态库和动态库

• 静态库：编译链接时将库文件的代码全部加入到可执行文件中，文件后缀为.a。使用静态库的程序在运行时不再需要库文件。
• 动态库：编译链接时不将库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序运行时由运行时链接器加载库文件，文件后缀为.so。使用动态库可以节省系统开销。

四、Gdb调试器

Gdb 调试器是一款 GNU开发组织并发布的UNIX/Linux下的程序调试工具。

使用c进行编译，注意一定要加上选项“-g”，这样编译出的可执行代码中才包含调试信息，否则之后Gdb无法载入该可执行文件。

步骤1 增加调试信息

gcc -g test.c -o test

步骤2 进入调试模式

gdb test

命令	功能
l(list)	查看文件
b(break) n	在第n行设置断点
delete n	删除断点n
info b	查看断点情况
disable/enable n	不使能/使能断点n
r(run)	运行代码
p(print) n	查看变量n的值
n(next)	单步运行(不会进入函数)
s(step)	单步运行(会进入函数)
c(continue)	恢复正常执行(遇断点停)
finish	恢复正常执行(遇断点不停)
help	帮助信息
q(quit)	退出调试

五、总结

本文详细介绍了在Linux环境下使用C语言编程的完整流程，包括使用Vim进行代码编辑、使用GCC进行编译和链接、使用GDB进行调试。通过这些工具，开发者可以高效地进行C语言编程和调试。希望本文对您有所帮助，后续会继续更新关于Makefile和其他高级主题的文章。