實(shí)驗(yàn)五常用軟件開發(fā)工具資料講解

1、實(shí)驗(yàn)五、常用軟件開發(fā)工具 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉字符模式下的 C程序編譯和調(diào)試環(huán)境，基本掌握Linux字符模式下的編譯工具和調(diào) 試工具的使用；2、 本實(shí)驗(yàn)需要綜合使用Linux基本文件命令、編輯器的使用，練習(xí)在Linux的字符模式下，編輯、編譯及調(diào)試一個(gè) C 程序的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1 gcc 和 g+ 語(yǔ)言編譯器GCC是GNU Compiler Collection的縮寫，它是世界上最為重要的開放源代碼軟件 18。因?yàn)?所有其他的開放源代碼項(xiàng)目都依賴于 GCC進(jìn)行編譯。比如，沒有 GCC，Linux的產(chǎn)生就不會(huì) 成為可能。GCC能工作在很多平臺(tái)上，這里所說的平臺(tái)是指計(jì)算機(jī)硬件芯片和

2、運(yùn)行在其上的操作系統(tǒng)的 組合。下表是GCC運(yùn)行的平臺(tái)。表GCC運(yùn)行的平臺(tái)硬件操作系統(tǒng)AlphaRed Hat Linux 7.1HPPAHPUX 11.0Intel x86Debian Linux 2.2, Red Hat Linux 6.2, FreeBSD 4.5MIPSIRIX 6.5PowerPCSparcSolaris 2.7GCC可以編譯多種語(yǔ)言：C, C+,對(duì)象C (標(biāo)準(zhǔn)C的派生)，F(xiàn)ortran, Java, Ada。正如GCC縮寫所代表的對(duì)象一樣，GCC實(shí)際上是多種編譯器的統(tǒng)稱，gcc是所有編譯器的統(tǒng)一的程序接口，在本書中，并沒有區(qū)分GCC和gcc。同時(shí)，GCC也能夠進(jìn)行代碼

3、優(yōu)化，提高執(zhí)行程序的運(yùn)行速度。g+是構(gòu)建于gcc基礎(chǔ)上的C+語(yǔ)言編譯器。gcc 編譯過程分為 4 個(gè)階段：l 預(yù)處理l 編譯l 匯編l 連接最簡(jiǎn)單的 C 語(yǔ)言編譯的例子：用 vi 建立一個(gè) hello.c 文件$vi hello.c輸入字符i,插入文本以下文本/* hello.c*/#include <stdio.h>int main(void)printf(" Hello World!n");return 0;最后輸入字符<Esc>:wq,返回命令行，鍵入以下編譯命令：$gcc hello.c (-lstdc+)如果沒有錯(cuò)誤 gcc將生成默認(rèn)的可執(zhí)

4、行文件a.out,執(zhí)行a.out:$./a.outHello World!$gcc 帶有多達(dá)數(shù)頁(yè)的編譯選項(xiàng),我們僅列出最常用的幾項(xiàng)：-o 可執(zhí)行文件名 指定輸出的可執(zhí)行文件名,而不是默認(rèn)的 a.out-c只編譯生成 .o 的目標(biāo)文件 ,不連接生成可執(zhí)行文件-s只編譯生成.s的匯編文件，不連接生成可執(zhí)行文件-g在可執(zhí)行文件中加入標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試信息-Wall允許GCC發(fā)出警告型錯(cuò)誤信息選項(xiàng)使用的例子 :對(duì)以上 hello.c 使用 -o,-g 常用選項(xiàng)重新編譯、執(zhí)行 :$gcc -g hello.c -o hello$./helloHello World!$GCC默認(rèn)的擴(kuò)展文件名：.c C 語(yǔ)言源代碼.

5、C .ccC+語(yǔ)言源代碼i預(yù)處理后的C語(yǔ)言源代碼.ii預(yù)處理后的 C+語(yǔ)言源代碼.S .s 匯編語(yǔ)言源代碼.o編譯后的目標(biāo)代碼.a.so 編譯后的庫(kù)代碼下面的例子由兩個(gè)文件組成：main.c, calc.c,其中，main.c文件內(nèi)容為:#include <stdio.h>int calc(int);int main(int argc, char* argv)int iInput=0, iOutput=0;int i=0;scanf("%i",&iInput); while(iInput < 0)printf("Please input

6、a positive integer!n"); scanf("%i",&iInput);iOutput = calc(iInput);printf("Result is:%in", iOutput); return 0;calc.c的文件內(nèi)容為：#include <stdio.h>int calc(int iIn)int i = 0, iOut = 0;iOut = iIn;for(i = 0; i < iIn; i+)iOut += iOut * iIn;return iOut;1、編譯過程 有三種方式編譯這兩個(gè)源程

7、序，一是直接使用如下命令行完成編譯、鏈接過程：$gcc main.c calc.c -o main命令行中，main.c calc.c的后綴名指明了調(diào)用c編譯器，前面講到了gcc是GCC的眾多編譯器的統(tǒng)一入口， gcc 靠后綴名決定調(diào)用什么編譯器， -o 參數(shù)指定了可執(zhí)行文件的文件名為 main 。第二種方法是編譯calc.c為靜態(tài)庫(kù)，編譯main.c時(shí)指定靜態(tài)庫(kù)的位置。需要將calc.c編譯成中間文件calc.o，使用如下命令行：$gcc -c calc.c生成靜態(tài)庫(kù)文件，添加 calc.o 到靜態(tài)庫(kù)中，使用如下命令行：$ar -r libcalc.a calc.o命令行中， -r libc

8、alc.a 參數(shù)表示建立靜態(tài)庫(kù)，名字為 libcalc.a。 接下來，使用如下命令行：$gcc main.c libcalc.a -o main上面這條命令也可以用下面的命令完成：$gcc mai n.c -lcalc o main-l參數(shù)可以指定庫(kù)名稱，這里calc表示使用庫(kù)libcalc.a，庫(kù)名字前面的lib和后面的.a被省略掉了，遵從了命名法。第三種方法是建立共享庫(kù)，編譯時(shí)指定共享庫(kù)。首先，編譯calc.c為calc.o,使用命令行：$gcc -c -fpic calc.c命令行中，-fpic指定calc.o為可重分配地址屬性，pic是position independenee cod

9、e的縮寫。 接下來使用 calc.o 生成共享庫(kù) calc.so：$gcc -shared calc.o - o calc.so這兩條命令也可以縮減為一行：$gcc -shared -fpic calc.c -o calc.so最后編譯main.c,鏈接生成的共享庫(kù)：$gcc main.c calc.so -o main2 make 項(xiàng)目管理器make項(xiàng)目管理器（GNU中的名稱為gmake）可以根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)者說明的項(xiàng)目開 發(fā)文件 Makefile 自動(dòng)的進(jìn)行編譯配置和重復(fù)編譯 ,能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜項(xiàng)目的編譯自動(dòng)化。 項(xiàng)目開發(fā)文件 Makefile 的編寫使用以下規(guī)則：目標(biāo)體 1：依賴體 1 依賴體 2

10、 .命令行 1命令行 2.目標(biāo)體 2：依賴體 1 依賴體 2 .命令行 1命令行 2. 其中目標(biāo)體是命令行要生成的輸出文件,依賴體是命令行要輸入的文件或選項(xiàng),命 令行序列是要?jiǎng)?chuàng)建目標(biāo)體文件所需要的步驟,例如編譯命令。無特別指定,make總是使用當(dāng)前目錄中的 Makefile 進(jìn)行自動(dòng)編譯。例如我們?cè)诋?dāng)前目錄中有兩個(gè)項(xiàng)目開發(fā)文件hello.c和hello.h，貝U Makefile文件可以編寫為：hello: hello.ogcc hello.o -o hello hello.o: hello.c hello.hgcc -c hello.cclean:rm hello *.omake 命令的使用

11、：$g make輸入 make 或 make hello 將生成 Makefile 中所有的目標(biāo)文件，即 hello,hello.o,hello.s 。$g make hello.o將僅生成目標(biāo)文件 hello.o$g make clean是一條偽目標(biāo)生成命令， 該目標(biāo)沒有依賴體， 它只執(zhí)行對(duì)已生成目標(biāo)文件的刪除。 當(dāng)我們對(duì) 以上依賴體中的任意一個(gè)進(jìn)行了修改，重新 make 時(shí)僅會(huì)引發(fā)對(duì)應(yīng)目標(biāo)體的重新生成，從 而提高了編譯的效率并保證了項(xiàng)目開發(fā)的正確性。3 gdb 程序調(diào)試器GDB是 GNU Project Debugger 的縮寫，用于調(diào)試 Ada, C, C+, Objective-C,

12、Pascal 和其他語(yǔ)言 編寫的程序20，這些程序可以運(yùn)行在本地計(jì)算機(jī)上，也可以運(yùn)行在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。GDB可以運(yùn)行在幾乎所有的 UNIX 和微軟 Windows 平臺(tái)上。GDB主要能做下面4種事（以及由它們所支持的其他事情）：1）啟動(dòng)程序，指定可能影響程序運(yùn)行的任何條件；2）指定程序在一定條件下停止；3）檢查當(dāng)程序停止時(shí)發(fā)生的事情；4）通過改變程序中的某些條件，測(cè)試可能造成的軟件錯(cuò)誤，還可以由此學(xué)習(xí)其他的軟件錯(cuò)誤。GDB可以做源代碼級(jí)別的程序調(diào)試（需要在編譯時(shí)指定相應(yīng)條件），也可以做二進(jìn)制級(jí)別的程序調(diào)試。如果您在 gcc 編譯選項(xiàng)中用到了 -g 調(diào)試選項(xiàng)，則編譯出的可執(zhí)行文件就會(huì)帶有符號(hào)表。這

13、 樣的程序就可以使用 gdb 跟蹤調(diào)試，觀察到它的高級(jí)語(yǔ)言源代碼的執(zhí)行過程和變量的中間 結(jié)果，從而能快速的排除程序運(yùn)行時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤。以下是一個(gè)帶有運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤的C程序,注意程序想通過傳地址方式在一個(gè)函數(shù)中為字符變量C賦一個(gè)字符，但它引用了一個(gè)空指針，這將引發(fā)運(yùn)行時(shí)的段非法錯(cuò)誤使得程序異常終止。但我們可以通過gdb 跟蹤到它產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置，從而分析出產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因。/* debugmy.c*/#include <stdio.h>void myputc（char * cptr）*cptr = 'a'printf（"myputc=%cn",*cptr）;

14、int main（void）char c;char * cptr; c = 'A' myputc(cptr); return 0;使用帶 -g 選項(xiàng)的 gcc 編譯、執(zhí)行：$gcc -g debugmy.c -o debugmy$ ./debugmy 段錯(cuò)誤$使用 gdb 跟蹤查錯(cuò)$ gdb ./debugmy2004 Free Software Foundation, Inc.GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are welcome to change it and

15、/or distribute copies of it under certain conditions. Type "show copying" to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB.Type "show warranty" for details.libraryGdb 常This GDB was configured as "i386 -redhat -linux-gnu".(gdb)現(xiàn)在進(jìn)入了 gdb 調(diào)試狀態(tài)，可以使用 gdb 的調(diào)試 子 命

16、令跟蹤程序的執(zhí)行。 用命令：list 行號(hào) 列出指定行號(hào)的上下行(缺省為10行)break 源程序文件名： 行號(hào) 建立一個(gè)斷點(diǎn) run 啟動(dòng)被調(diào)試的程序 next 從斷點(diǎn)處向下執(zhí)行一行step 從斷點(diǎn)處向下執(zhí)行一行，當(dāng)前行為函數(shù)則跟蹤進(jìn)入函數(shù) continue 繼續(xù)從斷點(diǎn)處連續(xù)執(zhí)行 print 變量名 打印變量當(dāng)前值 quit 退出 gdb讓我們現(xiàn)使用 list 命令查看一下要調(diào)試的程序是否已經(jīng)裝入，輸入： (gdb)list 105 void myputc(char * cptr)6 7 *cptr = 'a'8 printf("myputc=%cn",*

17、cptr);9 10 int main(void)11 12 char c;13 char * cptr;14 c = 'A'我們將斷點(diǎn)設(shè)在第 15 行上，輸入：(gdb) break 15 Breakpoint 1 at 0x80483c0: file debugmy.c, line 15. 開始跟蹤執(zhí)行，輸入：(gdb) runStarting program: /root/ipc/debugmyReading symbols from shared object read from target memory.done.Loaded system supplied DSO at 0xffffe000Breakpoint 1, main () at debugmy.c:1515 myputc(cptr); 程序執(zhí)行到第 15 行上停止，我們采用單步執(zhí)行跟蹤錯(cuò)誤的發(fā)生，輸入 :(gdb) stepmyputc (cptr=0x