linux c/c++ 程序入门

本文主要是对makefile，gcc 以及gdb的学习

• Linux C/C++ 程序基础入门
  • 1. gcc/g++
  • 2. makefile
    • 2.1 概念
    • 2.2 规则
    • 2.3 变量
    • 2.4 引用其他的makefile文件
    • 2.5 查看c文件的依赖关系
    • 2.6 定义命令包或函数
    • 2.7 条件判断
    • 2.8 Makefile 中的函数
    • 2.9 编写规则分析-实例
      • 2.9.1 案例1
      • 2.9.2 案列 2
      • 2.9.3 案例3
      • 2.9.4 案例4
      • 2.9.5 案例5
    • 2.10 make 的工作方式
  • 3. gdb调试

1. gcc/g++

• c++ 程序的编译过程如下图：
• gcc/g++ 的常用命令
• 静态库的生成
• 动态库的生成

2. makefile

2.1 概念

• makefile 是一条或多条规则组成
• 命名 makefile and Makefile
• 编写规则

目标1：目标依赖  然后回车+tab键
 命令

目标2：目标依赖  然后回车+tab键
 命令
...

目标n：目标依赖  然后回车+tab键
 命令

注意：命令必须是tab键开头的

2.2 规则

• 主要由三部分组成：目标，依赖和命令
• 一般形式是：“目标：依赖 命令
  • command太长, 可以用 “" 作为换行符 -比如

    gcc a.c b.c c.c -O app 可以改写成：
    app：a.c b.c c.c
         gcc a.c b.c c.c -o app
  
  

• 规则中的通配符

  • * : 表示任意一个或多个字符，%标记和系统通配符的区别在于，是应用在系统中的，%是应用在这个Makefile文件中的。

  • ? : 表示任意一个字符
  • […] : ex. [abcd] 表示a,b,c,d中任意一个字符, [^abcd]表示除a,b,c,d以外的字符, [0-9]表示 0~9中任意一个数字
  • ~ 表示用户的home目录
• 路径搜索
  • 当一个Makefile中涉及到大量源文件时(这些源文件和Makefile极有可能不在同一个目录中),这时, 最好将源文件的路径明确在Makefile中, 便于编译时查找. Makefile中有个特殊的变量 VPATH 就是完成这个功能的
  • 如果当前目录中没有找到相应文件或依赖的文件, Makefile 回到 VPATH 指定的路径中再去查找
  • VPATH src:../parent-dir 当前目录中找不到文件时, 按顺序从 src目录 ../parent-dir目录中查找文件
  • VPATH %.h ./header 示例2 - .h结尾的文件都从 ./header 目录中查找
  • VPATH 清除所有已经设置好的文件路径
  • vpath 清除符合格式的文件搜索路径;VPATH %.h 清除示例2中设置的规则

2.3 变量

2.4 引用其他的makefile文件

• 语法: include (filename 可以包含通配符和路径)
• include ./other/Makefile
• export

  2.5 查看c文件的依赖关系

  比如, 下面命令显示内核源码中 virt/kvm/kvm_main.c 中的依赖关系

  $ cd virt/kvm/    
  $ gcc -MM kvm_main.c 
  

  kvm_main.o: kvm_main.c iodev.h coalesced_mmio.h async_pf.h <– 这句就可以加到 Makefile 中作为编译 kvm_main.o 的依赖关系

2.6 定义命令包或函数

定义这种命令序列的语法以“define”开始，以“endef”结束，如：

all:                    
    @$(cmd)

define cmd
    echo "test define 1"
    echo "test define 2"
    echo "test define 3"
endef

“cmd”是这个命令包的名字，其不要和Makefile中的变量重名。在“define”和“endef”中的两行就是命令序列。在define 和　endef　间的部分即是命令主体。

2.7 条件判断

• 格式：

conditional directive   
   text-if-true   
endif   

或者   
conditional-directive   
   text-if-true   
else   
   text-if-false     
endif      

• 实例

# Makefile 内容
all:
ifeq ("aa", "bb")
    @echo "equal"
else
    @echo "not equal"
endif

# bash 中执行 make
$ make
not equal       

2.8 Makefile 中的函数

• 语法如下：

$(<function> <arguments>)
或是
${<function> <arguments>}       

make支持的函数不多。* arguments*是函数的参数，参数间以逗号“,”分隔，而函数名和参数之间以“空格”分隔

• 常用函数如下：

2.9 编写规则分析-实例

2.9.1 案例1

• makefile 文件

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

• 缺点是:效率低，修改一个文件，所有文件会被全部重新编译

2.9.2 案列 2

• makefile 是：

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

• 工作原理：
  • 检测依赖是否存在，向下搜索下边的规则，如果有规则是用来生成查找的依赖的，执行规则中的命令。
  • 依赖存在，判断是否需要更新,如果目标时间大于依赖时间则不需要，否则需要更新
• 缺点：太冗余

2.9.3 案例3

obj = main.o add.o sub.o mul.o
target = app
$(target):$(obj)
          gcc $(obj) -o $(target)
%.o:%.c
   gcc -c $< -o $@
    

• 案列解析
  • 自定义变量 obj=main.o add.o
  • 变量取值：aa = $(obj)
  • makefile 自带的变量是大写的如 CPPFLAGS ，CC
  • 自动变量
    • $@:规则中的目标
    • $<：规则中的第一个依赖
    • $^:规则中所有依赖
    • 只能在规则的命令中使用
  • 模式匹配
    • %.o：%.o
    • 第一次 mian.o 没有，则main.o：main.c gcc -c main.C -o main.O 以次类推
• 可移植性比较差

2.9.4 案例4

• makefile文件

src =$(wildcard ./*.c)
obj = $(patsubst %.c ,%.o,$(src))

target = app
$(target):$(obj)
          gcc $(obj) -o $(target)
%.o:%.c
   gcc -c $< -o $@

• 案列解析
  • makefile 所有的函数都有返回值
  • 查找指定目录下指定类型的文件：src=$(wildcard ./*.c)首先使用“wildcard”函数获取工作目录下的.c文件列表
  • obj=$(patsubst %.c,%.o,s(src))，将列表中所有文件名的后缀.c替换为.o，这样我们就可以得到在当前目录可生成的.o文件列表
  • wildcard : 扩展通配符
  • notdir ： 去除路径:dir=$(notdir $(src))
  • patsubst ：替换通配符
• 缺点不能清理项目

2.9.5 案例5

• makefile文件

src =$(wildcard ./*.c)
obj = $(patsubst %.c ,%.o,$(src))

target = app
$(target):$(obj)
          gcc $(obj) -o $(target)
%.o:%.c
   gcc -c $< -o $@

hello:
    echo "Hello makefile"

.PHONY:clean
clean:
    -mkdir /abc
    -rm $(obj) $(target) -f     

• 命令前加 -：忽略执行失败的命令，继续向下执行其余的命令
• -f ：强制执行
• .PHONY后面的target表示的也是一个伪造的target, 而不是真实存在的文件target..
• PHONY: clean
  • means the word “clean” doesn’t represent a file name in this Makefile;
  • means the Makefile has nothing to do with a file called “clean” in the same directory.

2.10 make 的工作方式

3. gdb调试

• 保留调试信息

  >>> gcc test.c -o app    
  >>> gcc test.c -o app -g
  

-g 会保留函数名和变量名

• 启动gdb

格式：gdb 可执行程序的名字
如：gdb app
给程序传参：set args xx

• 查看代码 –list -l
  • 当前文件
    • l
    • l 行号
    • l 函数名
  • 非当前文件
    • l 文件名：行号
    • l 文件名：函数名
• 断点操作 -break/b
  • 设置断点
    • b 行号
    • b 函数名
    • b 文件名：行号
    • b 文件名：函数名
  • 查看断点
    • info（i） b
  • 删除断点
    • d num（断点的编号）
    • 删除多个：d num1 num2
  • 设置断点无效
    • dis num
  • 断点生效
    • ena num
  • 设置条件断点
    • b 行号 if 变量== var
• 调试相关命令
  • 让gdb跑起来
    • start 运行一行，停止
    • run -r 停在第一个断点的位置
  • 打印变量的值
    • p 变量名
  • 打印变量的类型
    • ptype 变量名
  • 向下单步调试
    • next - n 不会进入函数体
    • step -s 会进入函数体
      • 跳出函数体：finish，如果出不去，看一下函数体重的循环中是否有断点，如果有则删掉，或者设置无效
  • 继续运行gdb，停在下一个断点的位置
    • continue -c
  • 退出gdb
    • quit -q
  • 变量的自动显示
    • display 变量名
    • 取消： undisplay 编号
    • i display
  • 从循环体直接跳出
    • until 不能有断点
  • 直接设置变量等于某一个值
    • set var 变量名=value