GNU和Makefile

GCC，GDB，Makefile的quickstart

快速入门后最好是看官方文档系统学习

GCC

When you invoke GCC, it normally does preprocessing, compilation, assembly and linking.

四个过程：

• 预处理 gcc -E test.c -o test.i 将.c .h文件预处理为.i文件 C/C++的语言代码
• 编译 gcc -S test.i -o test.s 生成汇编文件.s 汇编语言代码
• 汇编 gcc -c test.s -o test.o 将汇编文件编译为目标文件.o .obj 二进制
• 链接 gcc test.o -o test 生成可执行文件 .exe .elf

直接生成可执行文件：

gcc test.c -o test //如果未指定输出文件名称，默认输出为a.out

-O编译优化，有四个级别0~3,级别越高优化越好，但编译时间越长，中间代码可读性越差。0级无优化效果：gcc -O1 test.c -o test

-I 指定头文件所在文件夹：

• 如果文件不同在一个目录下，可以使用-I指定文件夹，如test.h在include中
• 如：gcc test.c -I ./include -o test

-D 编译时定义宏

-Wall 提示警告信息

-g 加调试信息

-L 指定库所在文件夹

-l 指定要连接的库名

-m32或-m64编译出32位或64位程序

库的制作

静态库

命名格式：lib+静态库名+.a，如libsort.a

制作步骤：（示例将a.c b.c c.c制作静态库libmytest.a）

1. 生成对应的.o文件，gcc a.c b.c c.c -c
2. 得到静态库：ar rcs libmytest.a a.o b.o c.o
   • 打包.o文件的过程
   • ar工具包不包含在gcc中
   • r —> 将文件插入静态库中
   • c —> 创建静态库，不管库是否存在
   • s —> 写入一个目标文件索引到库中，或者更新一个存在的目标文件索引
   • nm libmytest.a 查看库中的符号（函数，全局变量等）

使用静态库的方法：

1. gcc 源文件 -L静态库路径 -l静态库名 -I头文件目录 -o 可执行文件名

   • 如：gcc main.c -L./ -lmytest -I./ -o app

   • 静态库名要去电前缀lib和后缀.a

2. gcc 源文件 -I头文件 libxxx.a

   • libxxx.a也可以是路径，如：gcc main.c lib/libMyCalc.a -Iinclude -o app

生成的静态库需要跟对应的头文件同时发布，头文件存放的是函数接口（函数声明）

优点：

• 寻址方便，速度快
• 库被打包到可执行程序中，直接发布可执行程序即可使用

缺点：

• 静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，因此体积较大
• 如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译

使用场合：

• 在核心程序上使用，保证速度，可忽视空间
• 主流应用于80、90年代，现在很少用

动态库/共享库

命名格式：lib+静态库名+.so，如libsort.so ，win下是.dll文件

制作：

1. 生成“与位置无关”的目标文件：gcc -fPIC a.c b.c c.c -c
2. 制作动态库：gcc -shared -o libmytest.so a.o b.o c.o

使用动态库：

1. gcc main.c lib/libMyCalc.so -o app -I./include
2. gcc main.c -L./ -lMyCalc -o app -I./include

执行生成的可执行文件：./app —> 运行失败

报错：./app: error while loading shared libraries: lib/libMyCalc.so: cannot open shared object file: No such file or directory

问题原因：

• 查看依赖的共享库：ldd app 发现 libMyCalc.so 找不到
• 没有给动态链接器（ld-linux.so.2）指定好动态库 libMyCalc.so 的路径

解决：

法1） 直接将 libMyCalc.so 文件拷贝到/usr/lib/ 或 /lib目录下，不推荐

法2）临时设置：export LD_LIBRARY_PATH=库路径，将当前目录加入环境变量，但是终端退出了就无效了。

法3）将export LD_LIBRARY_PATH=库路径写入~/.bashrc文件中，需要重启终端，永久有效

法4）动态链接器的配置文件 —> /etc/ld.so.conf，将动态库的绝对路径（如：/home/yang/test/lib）写进去，更新：sudo ldconfig -v

GDB

GDB: The GNU Project Debugger (sourceware.org)

基本命令

若要使用gdb调试程序，在编译源代码时必须带上-g参数 ：gcc -g hello.c -o hello.out

进入gdb交互界面：gdb .out文件 或 gdb 进入环境之后 file 文件 加载文件

• 没有调试信息 Reading symbols from base64...(no debugging symbols found)...done.
• 可以调试 Reading symbols from test.out...done.

也可以使用readelf -S 文件名 | grep debug查看是否能调试

0）set args 可指定运行时参数。（如：set args 10 20 30 40 50 ）

• show args 命令可以查看设置好的运行参数
• pwd 显示当前所在目录

1）start 运行程序，停在第一执行语句

2）run r 运行程序

3）break b 打断点 行号 或 函数名 或 文件名:行号

• b 12
• b main
• b test.c:main
• b class::function 在类class的function函数的入口处停住
• b namespace::class:;function 在名称空间为namespace的类class的function函数的入口处停住
• b 12 if num>0 # 设置程序在断点停止的条件
• info breakpoints 查看所有断点，会显示断点编号Num

4）delete 1 删除编号为1的断点

5）disable [range...] dis disable所指定的停止点，如果什么都不指定，表示disable所有的停止点

6）enable [range...] ena enable所指定的停止点，如果什么都不指定，表示enable所有的停止点

7）print p 打印变量的值，或变量的地址

• print a 查看变量a的值
• print &a 查看变量a的地址
• print *a 查看指针a指向的内容
• print 'test.c'::i
• print 'sum'::i

8）ptype 打印变量的类型

9）continue c 从断点处继续运行

10）next n 单步调试（逐过程，函数直接执行）

11）step s 单步执行（逐语句，进入函数内部）

12）list l 查看源代码，当前行，上2行下8行

• list - 显示当前行前面的源程序 ，上5行下5行
• list 6,21 列出6到21行的代码
• list test.c:main 列出test.c文件的main函数
• set listsize count 设置一次显示源代码行数，默认10行
• show listsize 查看当前listsize设置

13）quit q 退出gdb交互界面

14）help [name] 查看命令的帮助

15）info 查看信息

• info breakpoints 查看断点信息

16）display 追踪变量的值，当程序停住时，或是在你单步跟踪时，这些变量会自动显示

• info display 查看所有追踪的变量及对应Num
• undisplay Num 或 delete display Num 取消追踪某个变量
• disable display num 不显示追踪的变量
• enable display num 显示追踪的变量

17）until u 跳出循环 类似break

18）finish 跳出函数

19）set var v=值 修改程序中变量的值，v是程序的变量名

2、调试core文件

编译没有问题，运行程序崩溃

1）先修改shell限制

ulimit -c unlimited

2）更改core dump生成路径

core dump默认会生成在程序的工作目录，但是有些程序存在切换目录的情况，导致core dump生成的路径没有规律

示例：

echo /data/coredump/core.%e.%p> /proc/sys/kernel/core_pattern

• 更改core文件生成路径，放在/date/coredump文件夹中（要先创建文件夹）
• %e表示程序名，%p表示进程id

不能生成core文件，https://blog.csdn.net/qq_35621436/article/details/120870746

$ gdb [exec file] [ core file]   #  如 gdb ./test test.core

• 再输入where或backtrace命令，gdb就会输出coredump的位置

3、调试正在运行的程序

后台运行 ./test.out & 有输出的话：nohup ./test.out &

查看进程PID ps -ef | grep 文件名

gdb -p 进程号 可能需要root权限

GDB调试指南(入门，看这篇够了)_程序猿编码的博客-CSDN博客_gdb调试

父子进程追踪

使用gdb调试的时候，gdb只能跟踪一个进程。可以在fork函数调用之前，通过指令设置gdb调试工具跟踪父进程或者是跟踪子进程。默认跟踪父进程。

set follow-fork-mode child 命令设置gdb在fork之后跟踪子进程。

set follow-fork-mode parent 设置跟踪父进程。

注意，一定要在fork函数调用之前设置才有效。

Makefile

概述 — 跟我一起写Makefile 1.0 文档 (seisman.github.io)

跟我一起写 Makefile（完整版）_FixCarMaster的博客-CSDN博客_跟我一起写makefile

安装sudo apt install make

文件命名：Makefile 或 makefile

三要素：目标、依赖、命令

注意：最终目标要写在最上面

注释：#

执行：make —> 通过makefile生成目标文件

• make 使用makefile文件
• make -f mm 指定一个名字不为makefile的文件
• make clean —> 清除编译生成的中间.o文件和最终目标文件
  • 如果当前目录下有同名clean文件，该命令不执行
  • 在命令前面加-：表示此条命令出错，make也会继续执行后续的命令。如：-rm a.o b.o

格式：

目标:依赖
	命令

简单样例

app:main.c sub.c add.c mul.c
	gcc main.c sub.c add.c mul.c -o app

如果某个文件修改，要重新编译，当文件很多时很耗时。修改：

app:main.o add.o sub.o mul.o
        gcc main.o add.o sub.o mul.o -o app

main.o:main.c
        gcc -c main.c

add.o:add.c
        gcc -c add.c

mul.o:mul.c
        gcc -c mul.c

sub.o:sub.c
        gcc -c sub.c

当某个.c文件改变时，执行make只会对应生成.o及最后的链接，其它未修改的文件不会再次生成，节省了编译的时间。

原理

若想生成目标，检查规则中的依赖条件是否存在，如果不存在，寻找是否有规则用来生成该依赖文件

检查规则中的目标是否需要更新，必须检查它的所有依赖，依赖中有任意一个被更新，则目标必须更新（判断条件：依赖文件比目标文件时间晚）

伪目标

.PHONY:
伪目标:
	命令

示例：clearAll 和 clear 就是伪目标

# 注释
# 文件名就是Makefile
hello:hello.o
        g++ hello.o -o hello

hello.o:hello.s
        g++ -c hello.s -o hello.o

hello.s:hello.i
        g++ -S hello.i -o hello.s

hello.i:hello.cpp
        g++ -E hello.cpp -o hello.i

.PHONY:
clearAll:
        rm hello.o hello.i hello.s hello

clear:
        rm hello.o hello.i hello.s

使用Makefile

$ make hello
g++ -E hello.cpp -o hello.i
g++ -S hello.i -o hello.s
g++ -c hello.s -o hello.o
g++ hello.o -o hello
$ make clearAll
rm hello.o hello.i hello.s hello

变量

• 赋值 = 如：obj = a.o b.o c.o
• 追加 += 如：obj += d.o
• 常量 := 如：target := app
• 使用： $(变量名)

# Makefile
CC := g++
target = hello
reply = hello.o
source = hello.cpp
remove += $(reply)

$(target):$(reply)
        $(CC) $(reply) -o $(target)

$(reply):$(source)
        $(CC) -c $(source) -o $(reply)

# 即使当前目录有clean cleanAll 两个文件
# make clean
# make cleanAll
# 也能够执行到这两个伪命令
.PHONY:clean cleanAll
clearAll:
        rm $(remove) hello

clear:
        rm $(remove)

Makefile 维护的一些变量：

• 通常格式都是大写，部分有默认值。如：
  • CC ：默认值 cc 意思即gcc
  • CPPFLAGS : 预处理器需要的选项。如：-I
  • CFLAGS：编译的时候使用的参数 –Wall –g -c
  • LDFLAGS ：链接库使用的选项 –L -l
• 用户可以修改这些变量的默认值。如：CC = gcc

模式匹配：

%.c %.o 任意的.c或.o文件 *.c *.o 所有的 .c .o文件

自动变量：

• $< 规则中的第一个依赖
• $@ 规则中的目标
• $^ 规则中所有依赖

app:main.o sub.o mul.o
	gcc $^ -o $@
%.o:%.c
	gcc -c $< -o $@
# $<  表示依次取出依赖条件
# $@  表示依次取出目标值

函数

makefile中所有的函数必须都有返回值

wildcard：查找指定目录下指定类型的文件，一个参数

• src = $(wildcard ./src/*.c) 查找当前目录的src文件夹下的.c文件

patsubst：匹配替换，从src中找到所有.c 结尾的文件，并将其替换为.o

• obj = $(patsubst %.c ,%.o ,$(src)) 把src变量中所有后缀为.c的文件替换成.o
• ob = $(patsubst ./src/%.c, ./obj/%.o, $(src)) 指定.o 文件存放的路径 ./obj/%.o

target = app
src=$(wildcard ./*.c)
obj=$(patsubst ./%.c, ./$.o, $(src))
CC = gcc
CPPFLAGS = -I
$(target):$(obj)
	$(CC) $(obj) -o $(target)
	
%.o:%.c
	$(CC) -c $< -o $@
	
.PHONY:clean
clean:
	-rm $(obj) $(target)