实验五常用软件开发工具.docx

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实验五常用软件开发工具

实验五、常用软件开发工具

一、实验目的

1、熟悉字符模式下的C程序编译和调试环境，基本掌握Linux字符模式下的编译工具

和调试工具的使用；

2、本实验需要综合使用Linux基本文件命令、编辑器的使用，练习在Linux的字符模

式下，编辑、编译及调试一个C程序的基本方法。

二、实验内容和步骤

1gcc和g++语言编译器

GCC是GNUCompilerCollection的缩写，它是世界上最为重要的开放源代码软件[18]。

因为所有其他的开放源代码项目都依赖于GCC进行编译。

比如，没有GCC，Linux的产生就

不会成为可能。

GCC能工作在很多平台上，这里所说的平台是指计算机硬件芯片和运行在其上的操作系

统的组合。

下表是GCC运行的平台。

表GCC运行的平台

硬件操作系统

AlphaRedHatLinux

HPPAHPUX

Intelx86DebianLinux,RedHatLinux,FreeBSD

MIPSIRIX

PowerPCAIX4.3.3

SparcSolaris

GCC可以编译多种语言：

C，C++，对象C（标准C的派生），Fortran，Java，Ada。

正如GCC

缩写所代表的对象一样，GCC实际上是多种编译器的统称，gcc是所有编译器的统一的程序

接口，在本书中，并没有区分GCC和gcc。

同时，GCC也能够进行代码优化，提高执行程序

的运行速度。

g++是构建于gcc基础上的C++语言编译器。

gcc编译过程分为4个阶段：

l预处理

l编译

l汇编

l连接

最简单的C语言编译的例子：

用vi建立一个文件$vi

输入字符i,插入文本以下文本

/*

*

*/

#include<>

intmain（void）

{

printf（"HelloWorld!

\n"）;

return0;

}

最后输入字符:

wq,返回命令行，键入以下编译命令：

$gcc（-lstdc++）

如果没有错误gcc将生成默认的可执行文件,执行:

$./

HelloWorld!

$

gcc带有多达数页的编译选项，我们仅列出最常用的几项：

-o可执行文件名指定输出的可执行文件名，而不是默认的

-c只编译生成.o的目标文件,不连接生成可执行文件

-s只编译生成.s的汇编文件,不连接生成可执行文件

-g在可执行文件中加入标准调试信息

-Wall允许GCC发出警告型错误信息

选项使用的例子:

对以上使用-o,-g常用选项重新编译、执行:

$gcc-g-ohello

$./hello

HelloWorld!

$

GCC默认的扩展文件名：

.c

C

语言源代码

.C

.cc

C++

语言源代码

.i

预处理后的

C语言源代码

.ii

预处理后的

C++语言源代码

.S.s汇编语言源代码

.o编译后的目标代码

.a.so编译后的库代码

下面的例子由两个文件组成：

，其中，文件内容为：

#include<>

intcalc（int）;

intmain（intargc,char*argv[]）

{

intiInput=0,iOutput=0;

inti=0;

scanf（"%i",&iInput）;

while（iInput<0）

{

printf（"Pleaseinputapositiveinteger!

\n"）;

scanf（"%i",&iInput）;

}

iOutput=calc（iInput）;

printf（"Resultis:

%i\n",iOutput）;

return0;

}

的文件内容为：

#include<>

intcalc（intiIn）

{

inti=0,iOut=0;

iOut=iIn;

for（i=0;i

{

iOut+=iOut*iIn;

}

returniOut;

}

1、编译过程

有三种方式编译这两个源程序，一是直接使用如下命令行完成编译、链接过程：

$gcc-omain

命令行中，的后缀名指明了调用c编译器，前面讲到了gcc是GCC的众多编译器的统

一入口，gcc靠后缀名决定调用什么编译器，-o参数指定了可执行文件的文件名为main。

第二种方法是编译为静态库，编译时指定静态库的位置。

需要将编译成中间文件，使用如下命令行：

$gcc-c

生成静态库文件，添加到静态库中，使用如下命令行：

$ar-r

命令行中，-r参数表示建立静态库，名字为。

接下来，使用如下命令行：

$gcc-omain

上面这条命令也可以用下面的命令完成：

$gcc-lcalc–omain

-l参数可以指定库名称，这里calc表示使用库，库名字前面的lib和后面的.a被省略

掉了，遵从了命名法。

第三种方法是建立共享库，编译时指定共享库。

首先，编译为，使用命令行：

$gcc-c-fpic

命令行中，-fpic指定为可重分配地址属性，pic是positionindependencecode的缩

写。

接下来使用生成共享库：

$gcc-shared–o

这两条命令也可以缩减为一行：

$gcc-shared-fpic-o

最后编译，链接生成的共享库：

$gcc-omain

2make项目管理器

make项目管理器（GNU中的名称为gmake）可以根据项目开发者说明的项目开

发文件Makefile自动的进行编译配置和重复编译,能实现复杂项目的编译自动化。

项目开发文件Makefile的编写使用以下规则：

目标体1：

依赖体1[依赖体2[...]]

命令行1

命令行2

[...]

目标体2：

依赖体1[依赖体2[...]]

命令行1

命令行2

[...]

[...]

其中目标体是命令行要生成的输出文件，依赖体是命令行要输入的文件或选项，命

令行序列是要创建目标体文件所需要的步骤，例如编译命令。

无特别指定，make

总是使用当前目录中的Makefile进行自动编译。

例如我们在当前目录中有两个项目开发文件和，则Makefile文件可以

编写为：

hello:

gcc-ohello

:

gcc-c

clean:

rmhello*.o

make命令的使用：

$gmake

输入make或makehello将生成Makefile中所有的目标文件，即hello,,。

$gmake

将仅生成目标文件

$gmakeclean

是一条伪目标生成命令，该目标没有依赖体，它只执行对已生成目标文件的删除。

当我们对

以上依赖体中的任意一个进行了修改，重新make时仅会引发对应目标体的重新生成，从而

提高了编译的效率并保证了项目开发的正确性。

3gdb程序调试器

GDB是GNUProjectDebugger的缩写，用于调试Ada,C,C++,Objective-C,Pascal和

其他语言编写的程序[20]，这些程序可以运行在本地计算机上，也可以运行在远程计算机上。

GDB可以运行在几乎所有的UNIX和微软Windows平台上。

GDB主要能做下面4种事（以及由它们所支持的其他事情）：

1）启动程序，指定可能影响程序运行的任何条件；

2）指定程序在一定条件下停止；

3）检查当程序停止时发生的事情；

4）通过改变程序中的某些条件，测试可能造成的软件错误，还可以由此学习其他的软

件错误。

GDB可以做源代码级别的程序调试（需要在编译时指定相应条件），也可以做二进制级

别的程序调试。

如果您在gcc编译选项中用到了-g调试选项，则编译出的可执行文件就会带有符号表。

这

样的程序就可以使用gdb跟踪调试，观察到它的高级语言源代码的执行过程和变量的中间

结果，从而能快速的排除程序运行时发生的错误。

以下是一个带有运行时错误的C程序,注

意程序想通过传地址方式在一个函数中为字符变量C赋一个字符，但它引用了一个空指针，

这将引发运行时的段非法错误使得程序异常终止。

但我们可以通过gdb跟踪到它产生错误

的位置，从而分析出产生错误的原因。

/*

*

*/

#include<>

voidmyputc（char*cptr）

{

*cptr='a';

printf（"myputc=%c\n",*cptr）;

}

intmain（void）

{

charc;

char*cptr;

c='A';

myputc（cptr）;

return0;

}

使用带-g选项的gcc编译、执行：

$gcc-g-odebugmy

$./debugmy

段错误

$

使用gdb跟踪查错

$gdb./debugmy

GNUgdbRedHatLinux（6.3.0.

Copyright2004FreeSoftwareFoundation,Inc.

GDBisfreesoftware,coveredbytheGNUGeneralPublicLicense,andyouare

welcometochangeitand/ordistributecopiesofitundercertainconditions.

Type"showcopying"toseetheconditions.

ThereisabsolutelynowarrantyforGDB.Type"showwarranty"fordetails.

ThisGDBwasconfiguredas"i386-redhat-linux-gnu"...Usinghost

libthread_dblibrary

"/lib/".

（gdb）

现在进入了gdb调试状态，可以使用gdb的调试子命令跟踪程序的执行。

Gdb常

用命令：

list[行号]列出指定行号的上下行（缺省为10行）

break[源程序文件名：

]行号建立一个断点

run启动被调试的程序

next从断点处向下执行一行

step从断点处向下执行一行，当前行为函数则跟踪进入函数

continue继续从断点处连续执行

print变量名打印变量当前值

quit退出gdb

让我们现使用list命令查看一下要调试的程序是否已经装入，输入：

（gdb）list10

5voidmyputc（char*cptr）

6{

7

*cptr='a';

8

printf（"myputc=%c\n",*cptr）;

9

}

10intmain（void）

11{

12

charc;

13

char*cptr;

14

c='A';

我们将断点设在第15行上，输入：

（gdb）break15

Breakpoint1at0x80483c0:

file,line15.

开始跟踪执行，输入：

（gdb）run

Startingprogram:

/root/ipc/debugmy

Readingsymbolsfromsharedobjectreadfromtargetmemory...done.

LoadedsystemsuppliedDSOat0xffffe000

Breakpoint1,main（）at:

15

15myputc（cptr）;

程序执行到第

15行上停止，我们采用单步执行跟踪错误的发生，输入

:

（gdb）step

myputc（cptr=0x9bbe40"U\211WVS\203L\215s"）at:

7

7

*cptr='a';

程序执行一行，进入函数myputc,再单步执行一行，再次输入：

（gdb）step

ProgramreceivedsignalSIGSEGV,Segmentationfault.

0x0804838dinmyputc（cptr=0x9bbe40"U\211WVS\203L\215s"）at:

7

7*cptr='a';

此时gdb报告在执行改行时接受到一个段失败的信号，由此我们可以知道错误发生在该行

上，进一步我们可以推断出该错误的发生是因为指针cptr未初始化，它指向了一个非法的

地址，所以在向它指向的单元赋值时发生了段错误。