Linux GCC G++編譯器與調(diào)試器

LinuxGCCG++編譯器與調(diào)試器匯報(bào)人：AA2024-01-19編譯器與調(diào)試器概述GCC編譯器詳解G編譯器詳解GDB調(diào)試器詳解編譯器優(yōu)化技術(shù)探討調(diào)試技巧與經(jīng)驗(yàn)分享contents目錄01編譯器與調(diào)試器概述將高級語言代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言代碼，使得計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行。編譯器作用編譯器通過詞法分析、語法分析、語義分析、優(yōu)化和代碼生成等步驟，將源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼。編譯器原理編譯器作用及原理幫助程序員定位和修復(fù)程序中的錯(cuò)誤。調(diào)試器通過控制程序的執(zhí)行流程，提供變量監(jiān)視、斷點(diǎn)設(shè)置、單步執(zhí)行等功能，協(xié)助程序員進(jìn)行錯(cuò)誤排查和修復(fù)。調(diào)試器作用及原理調(diào)試器原理調(diào)試器作用GNUCompilerCollection的縮寫，是一款開源的、支持多種編程語言的編譯器。GCC編譯器GCC編譯器的C編譯器，用于編譯C程序。G編譯器GNUDebugger的縮寫，是一款強(qiáng)大的Unix/Linux下的程序調(diào)試工具。GDB調(diào)試器LLDB是Clang項(xiàng)目的一部分，是一個(gè)具有重新設(shè)計(jì)架構(gòu)的輕量級調(diào)試器，可以直接在Clang內(nèi)部進(jìn)行調(diào)試。LLDB調(diào)試器常見編譯器與調(diào)試器介紹02GCC編譯器詳解ABCDGCC編譯器組成及功能前端負(fù)責(zé)解析源代碼，生成中間代碼。前端包括詞法分析器、語法分析器、語義分析器等。優(yōu)化器對中間代碼進(jìn)行優(yōu)化，提高生成代碼的執(zhí)行效率。中間代碼生成器將前端生成的中間代碼轉(zhuǎn)換為更低級的中間表示形式。后端將優(yōu)化后的中間代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)機(jī)器代碼，包括代碼生成器和匯編器。預(yù)處理處理源代碼中的預(yù)處理指令，如包含頭文件、宏替換等。編譯將預(yù)處理后的源代碼編譯成匯編代碼。匯編將匯編代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼。鏈接將各個(gè)目標(biāo)文件鏈接成一個(gè)可執(zhí)行文件。GCC編譯過程解析03-I指定頭文件搜索路徑。01-c只編譯不鏈接，生成目標(biāo)文件。02-o指定輸出文件名。GCC常用命令參數(shù)及使用示例-L指定庫文件搜索路徑。-l指定鏈接的庫名。-g生成調(diào)試信息，用于調(diào)試。GCC常用命令參數(shù)及使用示例123指定優(yōu)化級別，如`-O2`表示進(jìn)行二級優(yōu)化。-O開啟所有警告信息。-Wallgcc-chello.c-ohello.o，將hello.c編譯成目標(biāo)文件hello.o。示例GCC常用命令參數(shù)及使用示例03G編譯器詳解G與GCC關(guān)系G是GCC（GNUCompilerCollection）的一部分，專門用于編譯C程序。GCC本身是一個(gè)編譯器套件，支持多種編程語言，包括C、C、Objective-C、Fortran、Ada等。區(qū)別雖然GCC可以編譯C程序，但G提供了對C語言的更完整支持，包括一些特定的C庫和特性。因此，在編譯C程序時(shí)，建議使用G。G與GCC關(guān)系及區(qū)別鏈接將目標(biāo)文件與所需的庫文件進(jìn)行鏈接，生成可執(zhí)行文件。預(yù)處理G首先進(jìn)行預(yù)處理，處理源代碼中的預(yù)處理指令（如#include和#define），生成一個(gè)完整的C源代碼文件。編譯將預(yù)處理后的源代碼文件編譯成匯編代碼。在這個(gè)過程中，G會檢查語法錯(cuò)誤，并進(jìn)行類型檢查、函數(shù)重載解析等。匯編將匯編代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器代碼，生成目標(biāo)文件（通常是.o文件）。G編譯過程解析只編譯不鏈接，生成目標(biāo)文件。-c指定輸出文件名。-oG常用命令參數(shù)及使用示例生成調(diào)試信息，用于后續(xù)的調(diào)試過程。-g優(yōu)化等級標(biāo)志，如-O1、-O2、-Os等。-O開啟所有警告信息。-WallG常用命令參數(shù)及使用示例G常用命令參數(shù)及使用示例-std：指定C標(biāo)準(zhǔn)，如-std=c11、-std=c14等。編譯單個(gè)源文件并生成可執(zhí)行文件g-ooutputsource.cpp編譯多個(gè)源文件并生成可執(zhí)行文件g-ooutputsource1.cppsource2.cppG常用命令參數(shù)及使用示例G常用命令參數(shù)及使用示例g-g-ooutputsource.cpp編譯并生成調(diào)試信息g-std=c11-ooutputsource.cpp指定C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編譯04GDB調(diào)試器詳解GDB啟動與退出方法啟動GDB在終端中輸入`gdb`命令即可啟動GDB調(diào)試器。退出GDB在GDB命令提示符下輸入`quit`或`q`命令即可退出GDB調(diào)試器。01break設(shè)置斷點(diǎn)，格式為`break[函數(shù)名/行號]`，例如`breakmain`或`break10`。02run開始運(yùn)行程序，直到遇到斷點(diǎn)或程序結(jié)束。03next執(zhí)行下一行代碼，如果當(dāng)前行調(diào)用了一個(gè)函數(shù)，則不進(jìn)入函數(shù)體。04step執(zhí)行下一行代碼，如果當(dāng)前行調(diào)用了一個(gè)函數(shù)，則進(jìn)入函數(shù)體。05print打印變量的值，格式為`print[變量名]`，例如`printi`。06continue繼續(xù)運(yùn)行程序，直到遇到下一個(gè)斷點(diǎn)或程序結(jié)束。GDB常用命令介紹及使用示例條件斷點(diǎn)在設(shè)置斷點(diǎn)時(shí)添加條件，格式為`break[函數(shù)名/行號]if[條件]`，例如`break10ifi==5`。單步執(zhí)行與步入/步出函數(shù)使用`next`命令進(jìn)行單步執(zhí)行，不進(jìn)入函數(shù)體；使用`step`命令步入函數(shù)體；使用`finish`命令步出當(dāng)前函數(shù)體。臨時(shí)斷點(diǎn)只中斷一次，然后自動刪除，格式為`tbreak[函數(shù)名/行號]`。查看堆棧信息使用`backtrace`或`bt`命令可以查看當(dāng)前調(diào)用堆棧的信息。禁用/啟用斷點(diǎn)使用`disable[斷點(diǎn)編號]`和`enable[斷點(diǎn)編號]`命令可以禁用或啟用指定編號的斷點(diǎn)。調(diào)試多線程程序使用`infothreads`命令可以查看所有線程的信息；使用`thread[線程編號]`命令可以切換到指定編號的線程進(jìn)行調(diào)試。GDB高級功能應(yīng)用（斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等）05編譯器優(yōu)化技術(shù)探討VS編譯優(yōu)化是指編譯器在將源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼的過程中，采用一系列優(yōu)化技術(shù)，以提高生成代碼的執(zhí)行效率、減少代碼體積、改進(jìn)程序性能。編譯優(yōu)化的意義通過編譯優(yōu)化，可以充分發(fā)揮硬件的性能，提升程序的執(zhí)行速度，減少資源消耗，從而提高軟件的整體質(zhì)量。編譯優(yōu)化編譯優(yōu)化概念及意義常見編譯優(yōu)化技術(shù)介紹（內(nèi)聯(lián)函數(shù)、循環(huán)展開等）內(nèi)聯(lián)函數(shù)是一種編譯器優(yōu)化技術(shù)，通過在函數(shù)調(diào)用處直接插入函數(shù)體代碼來消除函數(shù)調(diào)用的開銷。這可以減少函數(shù)調(diào)用的時(shí)間消耗，提高程序執(zhí)行效率。循環(huán)展開循環(huán)展開是一種將循環(huán)體中的代碼復(fù)制多次，以減少循環(huán)次數(shù)和分支判斷的優(yōu)化技術(shù)。這可以提高循環(huán)的執(zhí)行速度，并減少處理器的分支預(yù)測失誤。其他優(yōu)化技術(shù)除了內(nèi)聯(lián)函數(shù)和循環(huán)展開，還有諸如常量折疊、公共子表達(dá)式消除、死代碼刪除、寄存器分配等編譯優(yōu)化技術(shù)。內(nèi)聯(lián)函數(shù)案例一通過內(nèi)聯(lián)函數(shù)優(yōu)化小函數(shù)調(diào)用。對于一些執(zhí)行時(shí)間較短的小函數(shù)，使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以避免函數(shù)調(diào)用的開銷，提高程序執(zhí)行效率。案例二通過循環(huán)展開優(yōu)化循環(huán)計(jì)算。對于循環(huán)次數(shù)較多且每次循環(huán)計(jì)算較簡單的循環(huán)，可以使用循環(huán)展開來減少循環(huán)次數(shù)和分支判斷，提高循環(huán)的執(zhí)行速度。案例三通過編譯器選項(xiàng)控制優(yōu)化級別。不同的編譯器提供了不同級別的優(yōu)化選項(xiàng)，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的優(yōu)化級別來控制編譯器的優(yōu)化程度。編譯優(yōu)化實(shí)踐案例分析06調(diào)試技巧與經(jīng)驗(yàn)分享編寫可調(diào)試的代碼01在編寫代碼時(shí)，應(yīng)該遵循一些基本的編程規(guī)范，例如使用有意義的變量名、添加注釋等，以便在調(diào)試時(shí)可以更容易地理解代碼。使用版本控制02在開發(fā)過程中，應(yīng)該使用版本控制工具（如Git）來跟蹤代碼的變更歷史。這樣，在出現(xiàn)問題時(shí)，可以輕松地回滾到之前的版本，并比較不同版本之間的差異。編譯時(shí)開啟調(diào)試選項(xiàng)03在編譯代碼時(shí)，應(yīng)該開啟調(diào)試選項(xiàng)（如-g），以便在調(diào)試時(shí)可以獲取更多的信息，例如變量的值、函數(shù)的調(diào)用棧等。調(diào)試前準(zhǔn)備工作建議使用斷點(diǎn)和單步執(zhí)行在調(diào)試時(shí)，可以使用斷點(diǎn)和單步執(zhí)行功能來逐步執(zhí)行代碼，并觀察變量的值和程序的執(zhí)行路徑。這有助于定位問題發(fā)生的具體位置。查看函數(shù)調(diào)用棧當(dāng)程序崩潰或出現(xiàn)異常時(shí)，可以查看函數(shù)調(diào)用棧來了解問題的上下文。通過函數(shù)調(diào)用棧，可以確定哪個(gè)函數(shù)調(diào)用了出問題的函數(shù)，并進(jìn)一步檢查相關(guān)代碼。使用日志和打印語句在代碼中添加日志和打印語句可以幫助了解程序的執(zhí)行情況和變量的值。這對于定位問題非常有幫助，特別是在處理復(fù)雜問題時(shí)。010203高效定位問題方法論述要點(diǎn)三分析內(nèi)存泄漏和野指針內(nèi)存泄漏和野指針是常見的復(fù)雜問題之一。在處理這些問題時(shí)，可以使用內(nèi)存分析工具（如Valgrind）來檢測內(nèi)存泄漏和野指針，并修復(fù)相關(guān)代碼。要點(diǎn)一要點(diǎn)二處理多線程并發(fā)問題多線程并發(fā)問題也是常見的