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3 编译与调试

3.1 gcc/g++编译器

• 当我们进行编译的时候，要使用一系列的工具，我们称之为工具链。SDK就是编译工具链的简写，我们所使用的是gcc系列编译工具链。
• 使用-v参数来查看gcc的版本，从而确定某些语法特性是否可用，比如是否允许使用时声明。
  gcc -v
• 对于.c格式的C文件，可以采用gcc或g++编译。
• 对于 .cc、.cpp格式的C++文件，应该采用g++进行编译。

选项	效果
-c	表示编译源文件
-o	表示输出目标文件
-g	表示在目标文件中产生调试信息，用于gdb调试
-D	<宏定义> 编译时将宏定义传入进去
-Wall	打开所有类型的警告

3.1.1 gcc编译过程

• 使用gcc编译程序的过程是预处理–>编译–>汇编–>链接。期间所使用的工具依次是预处理器，编译器，汇编器as，链接器ld。
• 
• 编译过程的几个阶段具体如下：

(1) 预处理：预处理器将对源文件中的宏进行展开
(2) 编译：gcc将c文件编译成汇编文件
(3) 汇编：as将汇编文件编译成机器码
(4) 链接：ld将目标文件和外部符号进行连接，得到一个可执行二进制文件

3.2 程序调试gdb

3.2.1 gdb常用命令

• Linux 包含了一个叫gdb的调试程序。gdb可以用来调试C和C++ 程序。在程序编译时用 -g 选项可打开调试选项
• 常见的调试程序的步骤如下：
  $ gcc –o filename –Wall filename.c –g //编译一定要加-g

gdb filename//进入调试
l //显示代码(list)
b 4 //在第四行设置断点，相当于VS的F9(break)
r //运行(run)
n //下一步不进入函数，相当于VS的F10(next)
s //表示单步进入函数， 相当于VS的F11(step)
p I //打印变量I，相当于VS的Watch窗口 (print)
c //运行到最后，相当于VS的F5(continue)
q //退出，相当于VS的Shift+F5 (quit)

3.2.2 gdb调试命令列表

• 按 Tab 键补齐命令,用光标键上下翻动历史命令。用help up看帮助

命令格式	含义
set args 运行时的参数	指定运行时的参数
show args	查看设置好的参数
info b	查看断点信息
break [文件名:] 行号或者函数名 [ if <条件表达式>]	设置断点 示例：b 23 if i2 当i2时，在23行触发断点
tbreak [文件名:] 行号或者函数名 [if <条件表达式>]	设置临时断点，触发断点以后会被自动删除
delete [断点号]	删除指定的断点（如果没有断点号就是所有断点）
disable [断点号]	停止指定的断点（如果没有断点号就是所有断点）
enable [断点号]	激活指定的断点
condition [断点号] <条件表达式>	修改对应断点的条件
ignore [断点号] <忽略次数>	忽略断点num次
step	单步调试，进入函数调用
next	单步调试，不进入函数调用
finish	跳出当前函数
continue	继续执行，直到遇到下个断点
list [文件名:] 行号或者函数名	显示程序文本10行
print 表达式或变量	监视表达式或者变量的值
x <n/f/u>	查看内存内容 n表示内存的长度 f表示内存的格式 u表示内存的单位
display 表达式	单步调试的时候，设置自动显示的表达式内容
backtrace	查看调用堆栈

3.2.3 gdb调试段错误

• 当程序运行的时候出现了segmentation fault（即段错误）之类的错误以后，使用gdb可以进行调试
• 首先使用ulimit -a 来查看当前系统的各项属性的大小限制
  ulimit -a
• 再使用ulimit -c unlimited 设置core file size为不限制大小
  ulimit -c unlimited
• 设置完毕后，可以通过ulimit -a来检查是否成功设置
  ulimit -a
• 再次运行程序，会产生core文件，通过gdb 可执行程序 core文件，进行调试。直接通过bt可以看到程序段错误时的现场
  gdb ./test2 core

3.3 Makefile工程项目管理器

3.3.1 Makefile简述

• 一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中。由于文件非常多，分布比较广，编译这些源文件的命令非常的复杂，此外，为了减少不必要的编译时间，工程中主要采用增量编译的模式，这也对编译命令脚本的设计带来了风险。Makefile是一种按照增量编译模式设计的命令脚本。它建立了各个文件（可执行程序-目标文件-库文件-源代码文件等等）之间的依赖关系，根据依赖关系和修改时间，来决定哪些命令需要定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为Makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。
• 使用Makefile的步骤非常简单，先建立一个名为makefile或者是Makefile的文件，然后在里面写入符合语法规则的编译命令，完成以后只需要在文件所在目录使用make命令就能运行编译命令。
  make

3.3.2 规则、目标文件和依赖文件

• Makefile文件的书写逻辑是这样的：首先，先确定需要生成的目标文件，然后，根据目标文件确定它所需的依赖文件，此后，递归地找到依赖文件的依赖文件，直到依赖文件是没有子依赖文件（例如，.c文件，.h文件等）。
• 以上从目标文件来找到依赖文件的就是makefile当中的规则
• 表述目标文件和依赖文件的规则需要采用如下的语法结构

[target]:[prerequisites]
<tab>[command]

• 下面是一个简单的Makefile文件。可以看出，初始的目标文件是main，首先需要得到依赖文件main.o 和func.o，依赖文件又分别依赖于.c的代码文件，然后利用gcc -c命令得到.o的依赖文件，最后再执行gcc -o main main.o func.o得到main的可执行文件

main:main.o func.o
gcc -o main main.o func.o
main.o:main.c
gcc -c main.c
func.o:func.c
gcc -c func.c

• Makefile会自动根据文件的修改时间来判断是否执行指令。如果目标比所有的依赖文件都要“新”，那么就不会执行有关这个目标的所有指令，这个规则对于依赖文件也生效，如果修改了某个原始代码文件，make命令只会根据修改时间，来调整有影响文件。

3.3.3 伪目标

• 有些时候，使用make时并不希望得到最开始的目标文件，而是中间的目标文件。在make命令以后添加目标文件的名字就能完成需求
  make [target]
• 例如使用make main.o可以只生成main.o这个目标文件，而不会执行前面的命令。
• 利用上述特点，可以专门设置一些伪目标（.PHONY），伪目标并不是生成程序所必须的可执行文件或者依赖 文件，它们更加类似于实现其他功能的命令，例如清理二进制文件，重新生成代码等等

.PHONY:clean rebuild
rebuild:clean main
clean:
rm -rf main.o file.o main

• 伪目标设计的主要是为了避免中间依赖文件和clean、rebuild重名的情况（这种情况，make命令会认为clean已经存在，就不再需要修改的情况），执行伪目标的用法和一般目标一样

make clean
make rebuild

3.3.4 变量

Makefile可以定义变量，在调用的时候，需要使用$()来引用变量（实际上就是字符串替换）

out = main #out代表了main，在运行的时候会进行字符串替代
$(out):main.o func.o
gcc -o $(out) main.o func.o

因为 = 定义变量会在执行的时候出现字符串替代，所以出现递归定义的时候，会进行递归展开。但是有些情况，我们不希望递归展开，只希望进行一次字符串替换，这种情况可以采用 := 来定义变量，这也是工作当中的主流用法

out := main #out代表了main，在定义完成的时候会进行字符串替代
$(out):main.o func.o
gcc -o $(out) main.o func.o

= 和 := 的区别可以从下面的例子当中区别，两次执行的结果会有区别

##case 1 =
#out = hello
#rout = $(out)
#out = world
#$(rout):
# @echo $(rout)
#case 2 :=
out := hello
rout := $(out)
out := world
$(rout):
@echo $(rout)