【Linux】Linux C编程

gcc编译器

gcc [options] [filenames]

其中，options是编译器所需要的选项参数，filenames是文件名。

gcc编译过程

C语言编译过程一般可以分为预处理、编译、汇编、链接四个步骤。

1.预处理阶段

预处理阶段主要处理宏定义和include，并进行语法检查，最终生成预处理文件。

gcc 通过-E参数调用预处理程序 cpp，完成预处理工作。- o 参数用于指定输出文件。

gcc -E -o zp.i zp.c

 2.编译阶段

在编译阶段，编译器将对源代码进行词法分析、语法分析、代码优化等操作，最后生成汇编代码。这是整个过程中最重要的一步，因此也常把整个过程称为编译。

通过 - S 参数可使gcc在完成编译后停止，生成后缀 . s 的汇编文件。

gcc -S -o zp.s zp.c

3.汇编阶段

汇编阶段使用汇编器对汇编代码进行处理，生成机器语言代码，并保存在后缀为.o的目标文件中。当程序由多个代码文件构成时，每个文件都要先完成汇编工作，在生成.o目标文件后，才能进入下一步链接工作。目标文件属于最终程序的某一部分，只是在链接之前还不能执行。

gcc 通过 -c 参数调用 as，完成汇编工作。

gcc -c -o zp.o zp.c

 4.链接阶段

链接阶段将所有的.o文件和需要的库文件链接成一个可执行文件。经过汇编的机器代码还不能直接运行。为了使操作系统能够正确加载可执行文件，文件中必须包含固定格式的信息头，当其与系统提供的启动代码链接起来时文件才能正常运行。这些都是由链接器来完成的。

gcc -o zp zp.c

gcc通过链接程序ld，完成链接工作。

链接阶段结束后将生成可执行文件，通过一下方式可运行该可执行程序。

./zp

完整过程演示

gcc -E hello.c -o hello.i#gcc 预处理
ls #确认预处理后生成的源代码文件hello.i

gcc -S hello.i -o hello.s  #gcc编译
ls  #确认已生成的汇编文件hello.s

gcc -c hello.s -o hello.o #gcc编译
ls  #确认已生成的二进制文件hello.o

gcc hello.o -o hello  #gcc链接
ls
file hello  #查看生成文件的信息
./hello     #执行该程序

简单的gcc用法

[qiang@localhost work]$ gcc hello.c  #gcc自动生成一个a.out可执行文件
[qiang@localhost work]$ ls
a.out  hello.c
[qiang@localhost work]$ ./a.out      #执行a.out
Hello gcc!
[qiang@localhost work]$ 

[qiang@localhost work]$ gcc hello.c -o hello
[qiang@localhost work]$ ls
hello  hello.c
[qiang@localhost work]$ ./hello
Hello gcc!

编译包含多个源文件的项目

1.编写源代码

1）hello.h文件

#ifndef  _HELLO_H
#define  _HELLO_H
void hello();
#endif

2）hello.c文件

#include "hello.h"
#include <stdio.h>
void hello(){
    printf("Hello,I'm zp!\n");
}

3）helloMain.c文件

#include "hello.h"
void main()
{ 
  Hello();  
}
 

2.编译过程

gcc hello.c  hello.h  helloMain.c -o hello  #编译生成可执行文件

gdb调试

1.编写C语言源文件

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i,sum=0;
	for(i=0;i<=50;i++)
	{
		sum+=i;
	}
	printf("the sum is %d",sum);
	return 0;
}

2.使用gcc的-g选项编译文件

[qiang@localhost code]$ gcc -g testSum.c -o testSum
[qiang@localhost code]$ ls
testSum  testSum.c

3.使用gdb启动此文件调试

gdb testSum

gdb调试工具将gdb作为提示符，输入相应的gdb内部命令，即可进行调试。输入help命令可获取帮助信息；输入quit命令，可以退出gdb。 

[qiang@localhost code]$ gdb testSum
GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-120.el7
Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-redhat-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /home/qiang/code/testSum...done.
(gdb) 

 4.gdb常见内部命令的使用

1）使用  list 或 l命令查看程序的源代码。

list后面可以接行号，此时将显示当前文件以”行号“为中心的前后10行代码。

2） 输入run 命令运行此文件

3）使用break 7 命令在程序的第7行设置一个断点

4）使用run命令可查看设置断点后程序的运行情况。程序运行到断点处自动暂停

5）使用watch sum命令给sum变量设置一个监视点。使用 p sum 命令打印 sum 变量的值。

6）使用step 命令或者next 命令可以单步执行程序。单步执行数次后，使用p sum命令观察sum值的变化情况。

(gdb) step
5		for(i=0;i<=50;i++)
(gdb) next
 
Breakpoint 1, main () at testSum.c:7
7			sum+=i;
(gdb) p sum
$2 = 0
(gdb) next
Hardware watchpoint 2: sum
 
Old value = 0
New value = 1
main () at testSum.c:5
5		for(i=0;i<=50;i++)
(gdb) p sum
$3 = 1
(gdb) step
 
Breakpoint 1, main () at testSum.c:7
7			sum+=i;
(gdb) p sum
$4 = 1
(gdb) step 
Hardware watchpoint 2: sum
 
Old value = 1
New value = 3
main () at testSum.c:5
5		for(i=0;i<=50;i++)
(gdb) p sum
$5 = 3
(gdb) 

7）使用info b 命令可以查看当前所有断点和观测点的信息

使用info b n（n为断点编号）可以查看单个断点的信息 

8）使用d n 命令可以删除指定编号的断点，使用 d 命令可以删除所有断点。删除后再次使用info b命令查看断点的信息。

make编译

当源文件数量较多且具有复杂依赖时，就需要使用make工具来帮助我们进行管理。

在Linux操作系统环境下使用GNU的make工具能够比较方便地构建一个属于自己的工程，整个工程的编译只需要一个命令就可以完成编译链接。

在执行make命令时，需要提供Makefile 文件，make命令基于Makefile 文件，实现了一种自动化的编译机制。make命令通过解释Makefile 文件中的规则来编译所需要的文件和链接目标文件，进而实现自动维护编译工作。 

1）如果该工程还没有被编译过，那么所有C文件都要编译并被链接。

2）如果对该工程的某些C文件进行了修改，那么make过程将只编译被修改的C文件，并链接目标程序。

3）如果这个工程的头文件被更改了，那么需要编译引用了这几个头文件的C文件，并链接目标程序。

 Cpp学习笔记 ——4.make与Makefile - 知乎 (zhihu.com)

文件备份与压缩

快速上手Linux核心命令（九）：文件备份与压缩 - 知乎 (zhihu.com)