Linux操纵系统环境下的C程序开发技术.ppt

第五讲 Linux操作系统环境下的C程序开发技术,Linux系统及程序设计,韦 勇 信息安全教研室 ,主要内容,编译器GCC简介 编译器GCC使用 make工具使用 程序调试,教学要求,理解GCC概念； 掌握GCC使用方法； 学会编写makefile； 掌握GDB调试方法。,GCC简介,名称： GNU project C and C+ Compiler GNU Compiler Collection 管理与维护 GNU项目,GCC简介,GCC能工作在多种平台上 Intel x86(Linux, Windows) Alpha(Linux) PowerPC(AIX) Sparc(Solaris) GCC可以编译多种语言 C C+ Objective-C（标准C的派生） Fortran Java Ada,GCC简介,C语言编译过程 预处理阶段(Preprocess) “#”开头的指令（伪指令/宏指令） 和特殊符号进行处理。 编译阶段(Compile) 预处理之后的输出文件进行词法分析和语法分析 汇编过程(Assemble) 把汇编语言代码翻译成目标机器代码 连接阶段(Link) 解决外部符号访问地址问题（库函数）,GCC的使用,gcc 选项 输入文件 输入文件包括源程序文件、编译中间文件等 如果没有指定选项，Linux下生成的可执行文件是a.out gcc的选项主要分为四组： 预处理选项 编译选项 优化选项 连接选项,GCC的常用选项,GCC的常用选项,GCC的常用选项,GCC文件扩展名规范,使用gcc编译代码,源代码,示例源程序hello.c #include int main(void) printf(hello gcc!rn); return 0; ,生成预处理文件,$gcc E hello.c o hello.i,预处理文件hello.i的部分内容 . extern void funlockfile (FILE *_stream) ; # 679 /usr/include/stdio.h 3 # 2 hello.c 2 int main(void) printf(hello gcc!n); return 0; ,生成汇编文件,$gcc S hello.c o hello.s,汇编文件hello.s的部分内容 . main: pushl%ebp movl%esp, %ebp . addl$16, %esp movl$0, %eax leave ret .,生成二进制文件,生成目标文件 命令： $gcc c hello.c o hello.o 生成可执行文件 命令： $gcc hello.c o hello 运行程序 $./hellohello gcc!,编译多个文件,编译多个文件,目录结构(1) 编译命令 $ gcc my_app.c greeting.c o my_app 目录结构(2) 编译方式(1) $gcc my_app.c functions/greeting.c o my_app -I functions,编译多个文件,目录结构(2) 编译方式(2) 分步编译 命令： 1、$gcc -c my_app.c -I functions 2、$gcc -c functions/greeting.c 3、$gcc my_app.o greeting.o o my_app 思路： 编译每一个.c文件，得到.o的目标文件； 将每一个.o的目标文件链接成一个可执行的文件；,使用make工具,适用场合： 多个文件组成的软件项目 基本格式： 目标：欲生成的目标文件 依赖项：生成目标需要的文件 原理： 判断依赖项是否为最新，否则，生成新的目标,目标：依赖项列表 （Tab缩进）命令,使用make工具,make工具的使用格式： make 命令选项 命令参数 通常使用make就可以了，make会寻找Makefile作为编译指导文件；,使用make工具,Makefile示例,使用make工具,目标的依赖关系,使用make工具,target：$OBJ gcc -o target clean: rm install: remove: ,Makefile实例,调试,静态调试 在程序编译阶段查错并修正错误； 主要为语法错误： 输入错误； 类型匹配错误； 排错方式： 利用错误、警告信息，并结合源文件环境排错,静态调试举例,动态调试： 在程序运行阶段差错并修正错误； 主要错误类型： 算法错误； 输入错误； 排错方式： 利用调试工具定位并修正错误；,静态调试举例,静态调试举例,分块编译 greeting.c $gcc -g -Wall -c functions/greeting.c -g：将调试信息加入到编译的目标文件中 ； -Wall：将编译过程中的所有级别的警告都打印出来 ； 无错误 my_app.c $gcc -g -Wall -c my_app.c -Ifunctions 参数含义同上 错误信息：,静态调试举例,错误信息： 错误记录格式： 文件名：行号：错误描述,my_app.c: In function main: my_app.c:6: n undeclared (first use in this function) my_app.c:6: (Each undeclared identifier is reported only once my_app.c:6: for each function it appears in.) my_app.c:9: parse error before greeting my_app.c:6: warning: unused variable name,静态调试举例,分析、定位错误（警告）： my_app.c的第6行： 描述含义： n是一个没有声明的变量； 分析： 声明数字name时用到了变量n，但变量n在之前没有声明； 改正： 声明一个新变量n； 或者 将n改为宏N 这里取第2种改正方法；,静态调试举例,my_app.c的第9行： 描述含义： 在“greeting”之前出现解析错误； 分析： c中每行程序以；结束，第9行greeting之前的程序行没有以；结束； 改正： 第8行末尾增加“；” 重新编译 错误信息：,my_app.c: In function main: my_app.c:11: warning: control reaches end of non-void function,静态调试举例,分析、定位错误（警告）： 警告：my_app.c的11行 描述含义：控制以非空函数结束； 分析：main函数返回类型为int，源程序没有以return 整数形式结束； 改正： 将main改为返回void类型； 或者： 在main程序后增加return 返回语句； 采用第2种解决方式； 重新编译，无错误或警告信息，完成静态调试,静态调试举例,静态调试总结 主要为语法错误： 输入错误； 类型匹配错误； 分析信息： 主要来自gcc编译时产生的提示信息 错误警告定位： 不一定在提示信息描述的地方； 综合分析提示信息及提示行的上下文环境，定位并修正错误、警告。 有的警告可以不用修复。,动态调试,常见的动态调试方法： 增加调试语句 ； 记录程序的执行状况 ； 观察内存变化 ； 使用调试工具； GNU Debuger的功能： 启动程序，设置程序执行的上下文环境； 在指定的条件下停止程序； 程序停止时，检查程序的状态； 在程序运行时，改变程序状态，使其按照改变后的状态继续执行。,GDB的使用,基本命令 显示源程序 查看运行时数据 改变和显示目录或路径 控制程序的执行 其他命令 获得帮助 启动gdb后使用help命令,GDB的使用,GDB的使用,显示源程序 List list 显示当前行后面的程序 list - 显示当前行前面的程序 list file: linenum 显示linenum行周围的程序 list startline , endline list file:function 显示函数名为function的程序 show listsize 显示listsize设置 set listsize num 设置listsize设置 源代码搜索 forward-search，search，reverse-search,GDB的使用,查看运行时数据 print p (p为变量名） print function(1,0) print *p whatis p,GDB的使用,改变和显示目录和路径 directory cd path pwd show directories show path,GDB的使用,控制程序的执行 设置/显示断点 break, info break 维护断点 delete breakpoint ; delete breakpoint 1; enable/disable breakpoint 1; clear linenum; 运行程序 run 单步调试和连续执行 step, next, continue 函数调用 call, return,GDB的使用,其他命令 执行shell命令 其格式是： shell command-string 修改变量值 print x=10 set variable x=10 跳转执行 jump linenum jump *addr,动态调试举例,对静态调试中的例子继续进行动态调试 工具:gdb 启动gdb,动态调试举例,调试指定程序（./my_app） 问题：期望的输出和实际输出不一致,动态调试举例,初次错误定位： 输出有错误 错误定位 重新开始一次调试; 启动gdb; 加载调试程序（./my_app）; 查看程序源代码 命令： list 文件名,动态调试举例,(gdb) list my_app.c:1,20 1#include 2#include greeting.h 3#define N 10 4int main(void) 5 6char nameN; 7printf(Your Name,Please:); 8scanf(%s,name); 9greeting(name); 10return 0; 11 (gdb) break 7 BreakPoint 1 at 0 x8048384: file my_app.c, line 7.,在程序第7行设置断点 命令： (gdb) break 7,动态调试举例,错误详细定位,动态调试举例,动态调试举例,分析: 11行说明name变量被正确赋值（tom） 13行说明name变量值被正确赋予greeting的参数变量name 16说明打印出现了错误，即错误出现在函数greeting中； 综合分析 错误出现在greeting.c的第5行； 原因： 没有输出字符串的格式不对； 改正错误,动态调试举例,动态调试总结 主要错误类型： 算法错误； 输入错误； 定位方法： 设置断点； 单步步进执行； 查看变量取值变化； 反复执行，逐步缩小错误范围；,动态调试举例,#include #include #define BIGNUM 1000 void index_m(int ary, float fary); int main() int intary100; float fltary100; index_m(intary, fltary); exit(EXIT_SUCCESS); ,void index_m(int ary, float fary) int i; float f=3.14; for(i=0; i<BIGNUM; +i) aryi=i; faryi=i*f; ,动态调试举例,使用gcc -g选项编译dbme.c 调试dbme 运行dbme 列出源代码 打印变量 单步调试 设置断点,动态调试举例,调试一个二进制代码的本地溢出程序overflow.c #include #include char largebuff = “1234512345123451=ABCD”; int main (void) char smallbuff16; strcpy (smallbuff, largebuff); ,动态调试举例,调试overflow 运行overflow 单步调试 列出汇编代码 列出内存状况,小结,GCC使用方法 makefile编写方法 GDB使用方法,作业,练习makefile编写 练习gdb调试,谢谢！,