C/C++ 基础-GCC编译和gdb等基础

GCC相关内容
GDB相关内容
- GDB及其功能
GDB使用
- GDB运行
- 常用的命令

最近在看操作系统，有些地方总需要写写代码尝试一下。但好多东西都不是在 windows 下尝试的，没办法必须使用 Linux 环境下的 C++。总归 GCC/gdb 的相关基础是要提上日程的，这里通过网上看的东西，稍微整理一些入门，增加一些入门知识，也备不时之需。

GCC相关内容

什么是gcc和g++

GCC 是指 GNU Compiler Collection，是一种支持多种语言的编译器。GNU 编译套件包括包括 C/C++, Objective-C, Fortran, Java, Ada 和 Go 语言等。
对 C 语言 gcc 调用 C compiler，对 C++则 g++调用 C++ compiler。
两者区别：
- .cpp 和 .c 对于 gcc 时不一样的，对 g++都作为 .cpp 文件编译
- g++会自动链接标准库 STL，gcc 不会。
- gcc 编译 .c 时预定义宏比较少。gcc 编译 .cpp 和 g++编译 .c 和 .cpp 时都会添加额外的宏。
- gcc 编译 c++为了使用 STL，可添加参数-lstdc++。但两者并不只是这个差距。

下面是其他编译器或解释器名称。C（gcc）, C++（g++）, Java（编译器：gcj, 解释器：gij）, Objective-C（gobjc）

gcc的特点

可移植性，支持多种平台常见的 ARM，X86 等。
gcc 可实现本地编译和跨平台交叉编译。
支持语言多。
gcc 模块化设计，可以添加新的语言和新的 CPU 架构支持。
gcc 自由软件。GNU。

gcc编译过程

主要分为四个步骤：预处理 Pre-Processing，编译 Compiling，汇编 Assembling，链接 Linking，过程如下图。
预处理：将头文件、宏等进行展开，去除注释等。不会有语法检查。代码会大量扩充。
编译：根据不同语言编译器，进行编译，生成汇编代码。会检查语法。
汇编：生成目标代码。
链接：将程序需要的目标文件进行链接生成可执行文件。

gcc常用选项

选项名称	作用
-o	产生目标（`.i`, `.s`, `.o`可执行文件等）
-O/-O2	优化编译、链接，执行效率会高，编译会慢
-E	运行 C 预编译器，产生`.i`
-S	产生汇编文件后停止，`.s`
-c	取消链接步骤，仅编译源码，并在最后生成目标文件
-Wall	让 gcc 对源码有问题的地方发出警告
-I [dir]	将 dir 目录加入到头文件搜索目录路径中
-L [dir]	将 dir 目录加入到库的搜索目录路径中
-lib	链接 lib 库
-g	在目标文件中嵌入调试信息，例如 gdb 之类的
-v	gcc 在执行过程中的详细过程，gcc 及相关程序版本号

使用的代码示例

gcc -E hello.c -o hello.i	对hello.c文件进行预处理，生成了hello.i 文件
gcc -S hello.i -o hello.s	对预处理文件进行编译，生成了汇编文件
gcc -c hello.s -o hello.o	对汇编文件进行编译，生成目标文件，不链接不包含子程序文件
gcc hello.o -o hello 		对目标文件进行链接，生成可执行文件，不给名字则为x.out
gcc hello.c -o hello 		直接编译链接成可执行目标文件
gcc -c hello.c 或 gcc -c hello.c -o hello.o 编译生成可重定位目标文件
gcc -Wall bad.c -o bad		提示编译器报出警告错误

多文件联合编译和分别独立编译

g++ linkHello.c test.c -o main 多个文件联合编译, 可以不添加.h库文件, 但是相应的.c文件要编译

分别独立编译，使得未修改文件无需再编译
g++ -c linkHello.c -o linkHello.o	编译linkHello.c生成不链接的目标文件.o
g++ -c test.c -o main.o				编译test.c生成不链接的目标文件.o
g++ linkHello.o mian.o -o main		链接的两个目标文件生成可执行文件

外部库的调用

静态库.a：链接时将库的代码链接到可执行文件中，运行时每个程序包含一份，不在需要静态库。
动态库 .so 或 .sa：运行时才去链接到共享库代码，多个程序共享使用，减小程序体积。
一般的库文件所在位置：/usr/include 及其期目录下的 include, /usr/local/include, /usr/lib, /usr/local/lib, /lib。

生成静态库和共享库(动态库)

静态库：先生成目标文件 .o，再打包 ar rcs hellolib.a hello.o，将其打包为 hellolib.a。ar 是 GUN 归档工具，rcs 表示 replace and create(会替换已存在的 libhello.a 文件)。
静态库使用方法：编译时把它加入进去就行 gcc hellolib.a test.c -o hello
动态库生成方法：也需要先生成目标文件 .o, gcc -shared -fPIC hello.o -o libhello.so。-shared 表示生成共享库格式， fPIC 表示产生位置无关码，表示与加载的内存地址无关。
动态库使用：方法 1. 将动态库放到/usr/lib 目录。方法 2. ~/.bash_profile 中配置 LD_LIBRARY_PATH 变量。方法 3. 配置/etc/ld.so.conf，配置后调用 ldconfig 更新 ld.so.cache。

库搜索路径

搜索先后原则：从左到右搜索-l 指定的目录->环境变量指定的目录（头文件 C_INCLUDE_PATH, 库 LIBRARY_PATH）->系统指定的目录。

GDB相关内容

GDB及其功能

Unix 及类 Unix 下的调试工具。
主要包括四方面的功能：
- 启动程序，按照自定义要求启动程序。
- 设置断点。
- 检查程序停止时发生的情况。
- 改变程序。

GDB使用

GDB运行

在编译过程中和运行过程中有设置。

g++ -g -std=c++11 linkHello.c test.c -o main.out    -g嵌入调试信息 -std=执行标准
gdb main.out                                        调试

常用的命令

运行指令

run 简写 r：运行程序，如设置断点则停止运行等待下一步命令。
continue 简写 c：继续执行，直到下一个断点。
next 简写 n：单步执行，不进入函数体内部直接调用。
step 简写 s：单步执行，进入函数体内部。
until 简写 u：运行到循环体退出循环。循环体有断点，断点仍然会停。
until+行号 ：运行到某一行，可以跳出循环。
finish：运行程序直到当前函数返回，并打印函数返回时的堆栈地址和返回值以及参数值等信息。
call 函数（参数）：调用程序中可见的函数，并传递“参数”。
quit 简写 q：退出 gdb

设置断点

break n 简写 b n:在第 n 行处设置断点（可在行号前设置代码路径和代码名称）
b fn1 if a>b：条件断点设置
break func：在函数 func（）的入口处设置断点，如：break cb_button
delete n：删除第 n 个断点
disable n：暂停第 n 个断点，可以在启动 enable。
enable n：开启第 n 个断点
clear n：清除第 n 行的断点
info breakpoints 简写 info b：显示当前程序的断点设置情况
delete breakpoints：清除所有断点

查看源代码

list 行号 简写 l：列出程序源代码，默认前后共十行。
list 函数名 ：显示函数名所在的源代码
list：不带阐述，运行时显示当前所在行（程序断点位置，上次 list 后的位置）的前后共十行。运行前则显示程序开始位置之后的 10 行。

打印

print 表达式 简写 p：可以答应被测试程序的有效表达式。包括数字，变量甚至调用函数。
display 表达式 ：display 命令设置表达式后，每次单步执行指令后，紧接着输出被设置的表达式。
watch 表达式 ：设置监视点，一旦被监视的“表达式”改变，gdb 强行终止被调试程序。
whatis：查询变量或函数
info function：查询函数
扩展 info locals：显示当前堆栈页的所有变量

查询运行信息

where/bt：当前运行的堆栈列表；
bt backtrace：显示当前调用堆栈
up/down：改变堆栈显示的深度
set args：参数：指定运行时的参数
show args：查看设置好的参数
info program：来查看程序的是否在运行，进程号，被暂停的原因。

参考链接：