Linux上的C编译器和调试器.docx

1、Linux上的C编译器和调试器Linux 上的 C/C+ 编译器和调试器Linux 中最重要的软件开发工具是 GCC。GCC 是 GNU 的 C 和 C+ 编译器。实际上，GCC 能够编译三种语言：C、C+ 和 Object C（C 语言的一种面向对象扩展）。利用 gcc 命令可同时编译并连接 C 和 C+ 源程序。 #DEMO#: 如果你有两个或少数几个 C 源文件，也可以方便地利用 GCC 编译、连接并生成可执行文件。例如，假设你有两个源文件 和 两个源文件，现在要编译生成一个计算阶乘的程序。清单 -#include #include int factorial (int n) if (n

2、 = 1) return 1; else return factorial (n - 1) * n;-清单 -#include #include int factorial (int n);int main (int argc, char *argv) int n; if (argc 2) printf (Usage: %s nn, argv 0); return -1; else n = atoi (argv1); printf (Factorial of %d is %d.n, n, factorial (n); return 0;-利用如下的命令可编译生成可执行文件，并执行程序：$ gc

3、c -o factorial $ ./factorial 5Factorial of 5 is 120.GCC 可同时用来编译 C 程序和 C+ 程序。一般来说，C 编译器通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是 C+ 程序。在 Linux 中，C 源文件的后缀名为 .c，而 C+ 源文件的后缀名为 .C 或 .cpp。但是，gcc 命令只能编译 C+ 源文件，而不能自动和 C+ 程序使用的库连接。因此，通常使用 g+ 命令来完完成 C+ 程序的编译和连接，该程序会自动调用 gcc 实现编译。假设我们有一个如下的 C+ 源文件（）：#include void main (void) cout

4、Hello, world! endl;则可以如下调用 g+ 命令编译、连接并生成可执行文件：$ g+ -o hello $ ./helloHello, world!gcc/egcs 的主要选项 表 1-3 gcc 命令的常用选项选项 解释-ansi 只支持 ANSI 标准的 C 语法。这一选项将禁止 GNU C 的某些特色，例如 asm 或 typeof 关键词。-c 只编译并生成目标文件。-DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏。-DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定义 MACRO 宏。-E 只运行 C 预编译器。-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。-IDIR

5、ECTORY 指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY。-LDIRECTORY 指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY。-lLIBRARY 连接时搜索指定的函数库LIBRARY。-m486 针对 486 进行代码优化。-o FILE 生成指定的输出文件。用在生成可执行文件时。-O0 不进行优化处理。-O 或 -O1 优化生成代码。-O2 进一步优化。-O3 比 -O2 更进一步优化，包括 inline 函数。-shared 生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。-static 禁止使用共享连接。-UMACRO 取消对 MACRO 宏的定义。-w 不生成任何警告信息。-Wall 生成所有

6、警告信息。 Linux 包含了一个叫 gdb 的 GNU 调试程序. gdb 是一个用来调试 C 和 C+ 程序的强力调试器. 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况. 以下是 gdb 所提供的一些功能: 它使你能监视你程序中变量的值. 它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行. 它使你能一行行的执行你的代码. 在命令行上键入 gdb 并按回车键就可以运行 gdb 了, 如果一切正常的话, gdb 将被启动并且你将在屏幕上看到类似的内容: GDB is free software and you are welcome to distribute copies of i

7、tunder certain conditions; type show copying to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB; type show warranty for details.GDB (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Software Foundation, Inc.(gdb) 当你启动 gdb 后, 你能在命令行上指定很多的选项. 你也可以以下面的方式来运行 gdb : gdb 当你用这种方式运行 gdb , 你能直接指定想要调试的程序.

8、这将告诉gdb 装入名为 fname 的可执行文件. 你也可以用 gdb 去检查一个因程序异常终止而产生的 core 文件, 或者与一个正在运行的程序相连. 你可以参考 gdb 指南页或在命令行上键入 gdb -h 得到一个有关这些选项的说明的简单列表. 为调试编译代码(Compiling Code for Debugging) 为了使 gdb 正常工作, 你必须使你的程序在编译时包含调试信息. 调试信息包含你程序里的每个变量的类型和在可执行文件里的地址映射以及源代码的行号. gdb 利用这些信息使源代码和机器码相关联. 在编译时用 -g 选项打开调试选项. gdb 基本命令 gdb 支持很多

9、的命令使你能实现不同的功能. 这些命令从简单的文件装入到允许你检查所调用的堆栈内容的复杂命令, 表列出了你在用 gdb 调试时会用到的一些命令. 想了解 gdb 的详细使用请参考 gdb 的指南页. 表 . 基本 gdb 命令. 命 令描 述file装入想要调试的可执行文件.kill终止正在调试的程序.continue继续执行正在调试的程序。该命令用在程序由于处理信号或断点而导致停止运行时。list列出产生执行文件的源代码的一部分.next执行一行源代码但不进入函数内部.step执行一行源代码而且进入函数内部.run执行当前被调试的程序quit终止 gdbdisplay使你能监视一个表达式的值

10、而不管它何时被改变.print 显示表达式的值。break在代码里设置断点, 这将使程序执行到这里时被挂起.clear删除断点help显示帮助信息。make使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件.shell使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令. gdb 支持很多与 UNIX shell 程序一样的命令编辑特征. 你能象在 bash 或 tcsh里那样按 Tab 键让 gdb 帮你补齐一个唯一的命令, 如果不唯一的话 gdb 会列出所有匹配的命令. 你也能用光标键上下翻动历史命令. gdb 应用举例 本节用一个实例教你一步步的用 gdb 调试程序. 被调试的程序相当的

11、简单, 但它展示了 gdb 的典型应用. 下面列出了将被调试的程序. 这个程序被称为 greeting , 它显示一个简单的问候, 再用反序将它列出. #include main () char my_string = hello there; my_print (my_string); my_print2 (my_string);void my_print (char *string) printf (The string is %sn, string);void my_print2 (char *string) char *string2; int size, i; size = strl

12、en (string); string2 = (char *) malloc (size + 1); for (i = 0; i size; i+) string2size - i = stringi; string2size+1 = 0; printf (The string printed backward is %sn, string2); 用下面的命令编译它: gcc -o greeting 这个程序执行时显示如下结果: The string is hello thereThe string printed backward is 输出的第一行是正确的, 但第二行打印出的东西并不是我们

13、所期望的. 我们所设想的输出应该是: The string printed backward is ereht olleh由于某些原因, my_print2 函数没有正常工作. 让我们用 gdb 看看问题究竟出在哪儿, 重新编译,把调试选项打开:gcc -o greeting g 再键入如下命令:gdb greeting注意: 记得在编译 greeting 程序时把调试选项打开. 如果你在输入命令时忘了把要调试的程序作为参数传给 gdb , 你可以在 gdb 提示符下用 file 命令来载入它: (gdb) file greeting 这个命令将载入 greeting 可执行文件就象你在 gd

14、b 命令行里装入它一样. 这时你能用 gdb 的 run 命令来运行 greeting 了. 当它在 gdb 里被运行后结果大约会象这样: (gdb) runStarting program: /root/greetingThe string is hello thereThe string printed backward isProgram exited with code 041 这个输出和在 gdb 外面运行的结果一样. 问题是, 为什么反序打印没有工作? 为了找出症结所在, 我们可以在 my_print2 函数的 for 语句后设一个断点, 具体的做法是在 gdb 提示符下键入 li

15、st 命令三次, 列出源代码: (gdb) list(gdb) list(gdb) list技巧: 在 gdb 提示符下按回车健将重复上一个命令. 第一次键入 list 命令的输出如下: 1 #include 23 main ()4 5 char my_string = hello there;67 my_print (my_string);8 my_print2 (my_string);9 10 如果按下回车, gdb 将再执行一次 list 命令, 给出下列输出: 11 my_print (char *string)12 13 printf (The string is %sn, stri

16、ng);14 1516 my_print2 (char *string)17 18 char *string2;19 int size, i;20 再按一次回车将列出 greeting 程序的剩余部分: 21 size = strlen (string);22 string2 = (char *) malloc (size + 1);23 for (i = 0; i size; i+)24 string2size - i = stringi;25 string2size+1 = 0;26 printf (The string printed backward is %sn, string2);

17、27 根据列出的源程序, 你能看到要设断点的地方在第24行, 在 gdb 命令行提示符下键入如下命令设置断点: (gdb) break 24 gdb 将作出如下的响应: Breakpoint 1 at 0x139: file , line 24(gdb) 现在再键入 run 命令, 将产生如下的输出: Starting program: /root/greetingThe string is hello thereBreakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 hello there) at :2424 string2size-i=stringi 你能通

18、过设置一个观察 string2size - i 变量的值的观察点来看出错误是怎样产生的, 做法是键入: (gdb) watch string2size - i gdb 将作出如下回应: Watchpoint 2: string2size - i 现在可以用 next 命令来一步步的执行 for 循环了: (gdb) next 经过第一次循环后, gdb 告诉我们 string2size - i 的值是 h. gdb 用如下的显示来告诉你这个信息: Watchpoint 2, string2size - iOld value = 0 000New value = 104 hmy_print2(s

19、tring = 0xbfffdc4 hello there) at :2323 for (i=0; isize; i+) 这个值正是期望的. 后来的数次循环的结果都是正确的. 当 i=10 时, 表达式 string2size - i 的值等于 e, size - i 的值等于 1, 最后一个字符已经拷到新串里了. 如果你再把循环执行下去, 你会看到已经没有值分配给 string20 了, 而它是新串的第一个字符, 因为 malloc 函数在分配内存时把它们初始化为空(null)字符. 所以 string2 的第一个字符是空字符. 这解释了为什么在打印 string2 时没有任何输出了. 现在

20、找出了问题出在哪里, 修正这个错误是很容易的. 你得把代码里写入 string2 的第一个字符的的偏移量改为 size - 1 而不是 size. 这是因为 string2 的大小为 12, 但起始偏移量是 0, 串内的字符从偏移量 0 到 偏移量 10, 偏移量 11 为空字符保留. 为了使代码正常工作有很多种修改办法. 一种是另设一个比串的实际大小小 1 的变量. 这是这种解决办法的代码: #include main () char my_string = hello there; my_print (my_string); my_print2 (my_string);my_print (

21、char *string) printf (The string is %sn, string);my_print2 (char *string) char *string2; int size, size2, i; size = strlen (string); size2 = size -1; string2 = (char *) malloc (size + 1); for (i = 0; i size; i+) string2size2 - i = stringi; string2size = 0; printf (The string printed backward is %sn, string2);