第6章 常用开发工具精选文档.ppt

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1、第6章 常用开发工具本讲稿第一页，共三十七页 主要内容ngcc编译系统的概念和使用n gdb程序调试工具的概念和使用n程序维护工具make 的概念和使用 本讲稿第二页，共三十七页 6.1 gcc编译系统6.1.1 文件名后缀文件名后缀 文 件 类 型 文件名后缀 文 件 类 型.cC源文件.F .fpp .FPPFORTRAN源文件.i预处理后的C源文件.s汇编程序文件.ii预处理后的C+源文件.S必须预处理的汇编程序文件.mObjective-C源文件.o目标文件.mi预处理后的Objective-C源文件.a静态链接库.h头文件.so动态链接库.C .cc .cp.cpp .c+.cxxC

2、+源文件 本讲稿第三页，共三十七页6.1.2 C语言编译过程 1预处理阶段 预处理是常规编译之前预先进行的工作，故此得名。它读取C语言源文件，对其中以“#”开头的指令（伪指令）和特殊符号进行处理。主要包括文件包含、宏定义和条件编译指令。本讲稿第四页，共三十七页2编译阶段n编译程序（Compiler）对预处理之后的输出文件进行词法分析和语法分析，试图找出所有不符合语法规则的部分 3汇编过程n汇编过程是汇编程序（Assembler）把汇编语言代码翻译成目标机器代码的过程 4连接阶段n连接程序（Linker）要解决外部符号访问地址问题n连接模式分为静态连接和动态连接 本讲稿第五页，共三十七页6.1.

3、3 gcc命令行选项n在Linux系统中，C/C+程序编译命令是gcc，例如：$gcc f1.c f2.c （针对C语言源程序）执行完成后，生成默认的可执行文件a.out。1预处理选项 C语言预处理程序通常称为cpp，它是宏处理程序，由C编译程序自动调用，在真正的编译过程之前对程序进行转换。几个预处理常用选项：-C -D name -D name=definition -U name -I dir -o file -E 本讲稿第六页，共三十七页2编译程序选项n gcc编译程序常用选项及其作用 选 项 格 式 功 能-c 只生成目标文件，不进行连接。用于对源文件的分别编译-S 只进行编译，不做汇

4、编，生成汇编代码文件格式，其名与源文件相同，但扩展名为.s-o file 将输出放在文件file中。如果未使用该选项，则可执行文件放在a.out中-g 指示编译程序在目标代码中加入供调试程序gdb使用的附加信息-v 在标准出错输出上显示编译阶段所执行的命令，即编译驱动程序及预处理程序的版本号 本讲稿第七页，共三十七页3优化程序选项n 优化程序常用的选项及其作用 选 项 格 式 功 能-O-O1 试图减少代码大小和执行时间，但并不执行需要花费大量编译时间的任何优化-O2 在-O1级别的优化之上，还进行一些额外调整工作除不做循环展开、函数内联和寄存器重新命名外，几乎进行所有可选优化-O3 除了完成

5、所有-O2级别的优化之外，还进行包括循环展开和其他一些与处理器特性相关的优化工作-O0 不执行优化-Os 具有-O2级别的优化，同时并不特别增加代码大小 本讲稿第八页，共三十七页4连接程序选项n 连接程序常用的选项及其功能 选 项 格 式 功 能 object-file-name 不以专用后缀结尾的文件名就认为是目标文件名或库名。连接程序可以根据文件内容来区分目标文件和库-c -S -E 如果使用其中任何一个选项，那么都不运行连接程序，而且目标文件名不应该用做参数-llibrary 连接时搜索由library命名的库。连接程序按照在命令行上给定的顺序搜索和处理库及目标文件。实际的库名是libl

6、ibrary，但按默认规则，开头的lib和后缀（.a或.so）可以被省略-static 在支持动态连接的系统中，它强制使用静态链接库，而阻止连接动态库；而在其他系统中不起作用-Ldir 把指定的目录dir加到连接程序搜索库文件的路径表中，即在搜索-l后面列举的库文件时，首先到dir下搜索，找不到再到标准位置下搜索-Bprefix 该选项规定在什么地方查找可执行文件、库文件、包含文件和编译程序本身数据文件-o file 指定连接程序最后生成的可执行文件名称为file，不是默认的a.out 本讲稿第九页，共三十七页nLinux下库文件的命名有一个约定，所有的库名都以lib开头。形如：libx.a

7、其中，x是指定的库名 n以.a（归档，archive）结尾的库是静态库，以.so（共享目标，shared object）结尾的库是动态库 n生成静态库的方法实际上可分为两步：将各函数的源文件编译成目标文件 使用ar工具将目标文件收集起来，放到一个归档文件中 本讲稿第十页，共三十七页 6.2 gdb程序调试工具n程序中的错误可按性质分为三种：（1）编译错误，即语法错误。（2）运行错误。（3）逻辑错误。查找程序中的错误，诊断其准确位置，并予以改正，这就是程序调试。程序调试分为人工查错与机器调试。本讲稿第十一页，共三十七页6.2.1 启动gdb和查看内部命令n当程序执行过程中忽然中止，屏幕上显示-c

8、ore dumped消息，然后显示提示符，其中，表示出错原因 n为了发挥gdb的全部功能，需要在编译源程序时使用-g选项。如：$gcc -g prog.c -o prog （针对C语言源程序prog.c）$gcc -g program.cpp -o program （针对C+源程序program.cpp）n启动gdb的方法有以下几种：（1）直接使用shell命令gdb （2）以一个可执行程序作为gdb的参数 （3）同时以可执行程序和core文件作为gdb的参数 （4）指定一个进程号PID作为gdb的第二个参数一旦启动gdb，就显示gdb提示符：（gdb）并等待用户输入相应的内部命令 本讲稿第十

9、二页，共三十七页本讲稿第十三页，共三十七页6.2.2 显示源程序和数据1显示和搜索源程序（1）显示源文件n利用list命令可以显示源文件中指定的函数或代码行 list list-list file:num list start,end list file:function（2）模式搜索 forward-search regexp search regexp reverse-search regexp 本讲稿第十四页，共三十七页2查看运行时数据（1）print命令 一般使用格式是：print /fmt expn当被调试的程序停止时，可以用print命令（简写为p）或同义命令inspect来查看当

10、前程序中运行的数据。（2）gdb所支持的运算符 type adrexp 表示一个数据类型为type、存放地址为adrexp的数据。是一个与数组有关的双目运算符，使用形式如：nprint array10 print array35 file:var （或者 function:var）表示文件file（或者函数function）中变量var的值 本讲稿第十五页，共三十七页（3）输出格式n在print /fmt exp命令中，“/”之后的fmt是表示输出格式的字母，它由表示格式的字母和表示数据长度的字母组成。如：n表示格式 的字母：o x d u t f a i c sn表示长度的字母:b w h

11、g（4）whatis命令显示出变量的数据类型（5）x命令可以查看内存地址中数据的值。其使用格式是：x /fmt address（6）display命令可以预先设置一些要显示的表达式。其一般格式是：display /fmt exp n要取消对先前设置的某些表达式的自动显示功能，可以使用以下命令：undisplay disnum delete display disnum本讲稿第十六页，共三十七页n（7）显示函数调用栈信息n 显示函数调用栈信息的命令n 格 式 功 能 backtrace n|-nbt n|-nwhere n|-n 打印当前的函数调用栈的所有信息。如果有参数n（正整数），则只打印栈

12、顶上n层帧的信息；如果是-n的形式，则只打印栈底n层帧的信息 frame nf n其中，n是栈中帧的编号，从0（表示栈顶）开始递增。如果不带参数，则显示出当前栈帧的信息；如果给出参数n，则选定帧号为n的帧作为当前帧 up n 表示向上移动n层栈帧。如果没有参数，则表示向上移动一层 down n 表示向下移动n层栈帧。如果没有参数，则表示向下移动一层 info frameinfo f 显示出当前栈帧的所有信息，如函数地址，调用函数的地址，被调用函数的地址，目前函数的程序语言、函数参数地址及值、局部变量的地址等。本讲稿第十七页，共三十七页6.2.3 改变和显示目录或路径 n（1）directory

13、命令一般格式是：directory dir 或者 dir dirn（2）cd命令使用格式为：cd dirn（3）path命令使用格式是：path dirsn（4）pwd命令n（5）show directoriesn（6）show paths本讲稿第十八页，共三十七页6.2.4 控制程序的执行n断点（breakpoint），观察点（watchpoint），捕捉点（catchpoint）它们统称为停止点 1设置和显示断点（1）设置断点：用break命令（其缩写形式为b）设置断点：nbreak linenum break linenum if condition nbreak function br

14、eak file:linenumnbreak file:function break *address break （2）显示断点ninfo breakpoints numninfo break num本讲稿第十九页，共三十七页2设置和显示观察点（1）设置观察点watch expr rwatch expr awatch expr（2）显示观察点ninfo breakpoints info watchpoints 3设置捕捉点n命令catch的格式是：catch eventn另一个命令是tcatch event 4维护停止点ndelete clear disable enable 5运行程序nr

15、un命令的格式：run args 本讲稿第二十页，共三十七页6程序的单步跟踪和连续执行（1）单步跟踪n实行单步跟踪的命令是step和next，其格式是：step N next N（2）连续执行 continue，c或fg命令 7函数调用 call expr return expr本讲稿第二十一页，共三十七页6.2.5 其他常用命令1执行shell命令n其格式是：shell command-string2修改变量值n(gdb)print x=10n(gdb)set variable x=103跳转执行njump linenumnjump *addr 本讲稿第二十二页，共三十七页6.2.6 应用示

16、例 示例程序源代码 本讲稿第二十三页，共三十七页（1）使用带-g选项的gcc命令对该程序进行编译：n$gcc -g dbme.c -o dbmen程序运行时出现错误段错误（2）用程序名dbme作为参数启动gdb。（3）在gdb环境下运行该程序。本讲稿第二十四页，共三十七页n使用backtrace命令 n使用list命令显示相关行的内容 本讲稿第二十五页，共三十七页n利用print命令可以打印出任何合法表达式的值 本讲稿第二十六页，共三十七页n（4）设置断点本讲稿第二十七页，共三十七页另外设置一个断点，另外设置一个断点，i i值等于值等于9999。本讲稿第二十八页，共三十七页 6.3 程序维护工

17、具make6.3.1 make的工作机制nGNU的make的工作过程如下：依次读入各makefile文件；初始化文件中的变量；推导隐式规则，并分析所有规则；为所有的目标文件创建依赖关系链；根据依赖关系和时间数据，确定哪些目标文件要重新生成；执行相应的生成命令。本讲稿第二十九页，共三十七页1makefile文件nmake被调用后会依次查找名为GNUmakefile，makefile和Makefile的描述文件 n一个示例:prog:x.o y.o z.o assmb.o gcc x.o y.o z.o assmb.o -L/home/mqc/lib-lm -o progx.o:x.c defs.

18、h gcc -c x.cy.o:y.c defs.h gcc -c y.cz.o:z.c gcc -c z.cassmb.o:assmb.s as -o assmb.o assmb.sclean:rm prog *.o本讲稿第三十页，共三十七页nMakefile规则有以下通用形式：目标文件：相依文件命令1#注释命令n#注释n在格式上应注意：n依赖行从一行的开头开始书写n各命令行单独占一行，每个命令行的第一个字符必须是制表符，而不能使用8个空格 n#号后的内容为注释 n在依赖行上，目标文件和相依文件之间要用一个或两个冒号分开 本讲稿第三十一页，共三十七页2依赖关系图n使用make的一个核心问题是

19、确定好各文件之间的依赖关系。一般来说，生成一个目标文件可能有多个不同的途径，根据这些途径能够指定不同的依赖关系。nmake是依据“关系图深度优先搜索”的算法来核查目标文件及相依文件的修改时间，深度相等时，可由左到右依次进行。n适当地引入中间结果，合理地构造依赖关系图，可以省去一部分编译工作量。但并非层次越多越好，要考虑目标文件的生成过程及其所起的作用。本讲稿第三十二页，共三十七页6.3.2 使用变量1变量定义和引用nmake的变量（又称做宏定义）一般均由大写字母和数字组成。n定义变量的一般格式是：=例如，下面都是合法的变量定义：OBJECT=x.o y.o z.o LIBES=-lmn引用ma

20、ke变量的方式与引用shell变量类似，即：把变量用圆括号括起来，并在前面加上“$”符号。例如：$(OBJECT)$(LIBES)本讲稿第三十三页，共三十七页2自动变量n除了用户定义的变量外，make也可以使用环境变量、自动变量和预定义变量。nmake中定义了一些它们的值会因环境的不同而发生改变的变量，被称为自动变量。例如：n$表示规则中的目标文件集合n$?所有比目标文件还新的那些相依文件的集合，以空格分开n$规则中的第一个相依文件名n$规则中所有相依文件的集合，以空格分开n$%仅当目标文件是一个静态库成员时，表示规则中的目标成员 名，而此时$表示相应库文件的名称n$*如果目标文件的后缀是ma

21、ke所识别的，则$*就是去掉后缀的目标文件名，但该引用只有用在隐含规则中才有意义本讲稿第三十四页，共三十七页3预定义变量n归档库:AR ARFLAGSn汇编命令：AS ASFLAGSnC编译命令：CC CPP CFLAGS CPPFLAGSnC+编译命令：CXX CXXFLAGS本讲稿第三十五页，共三十七页6.3.3 隐式规则n在makefile文件中显式地指定了一些规则，称为显式规则。n隐式规则就是一种惯例，即预先约定好了，不需要在makefile文件中写出来的规则。n几个常用的隐式规则：编译C语言程序的隐式规则 编译C+程序的隐式规则 汇编和汇编预处理的隐式规则 本讲稿第三十六页，共三十七页6.3.4 make命令常用选项nmake命令有丰富的命令行选项。例如：-C dir 把目录改到dir -d 输出所有的调试信息 -e 指明环境变量优先于makefile文件中的变量 -f file 使用file文件作为makefile文件 -I 忽略在执行重新生成文件的命令的过程中出现的所有错误 -I dir 或 Idir 指定一个包含makefile文件的搜索目录 本讲稿第三十七页，共三十七页