實驗五常用軟件開發(fā)工具

1、實驗五、常用軟件開發(fā)工具一、實驗目的1、 熟悉字符模式下的 C程序編譯和調(diào)試環(huán)境，基本掌握Linux字符模式下的編譯工具和調(diào)試工具的使用；2、 本實驗需要綜合使用Linux基本文件命令、編輯器的使用，練習在 Linux的字符模式下，編輯、編譯及調(diào)試一個C程序的基本方法。二、實驗內(nèi)容和步驟1 gcc和g+語言編譯器GCC是GNU Compiler Collection 的縮寫，它是世界上最為重要的開放源代碼軟件18。因為所有其他的開放源代碼項目都依賴于GCC進行編譯。比如，沒有 GCC Linux的產(chǎn)生就不會成為可能。GCC能工作在很多平臺上，這里所說的平臺是指計算機硬件芯片和運行在其上的操作系

2、統(tǒng)的組合。下表是GCC1行的平臺。表GCC運行的平臺硬件操作系統(tǒng)AlphaRed Hat Li nux 7.1HPPAHPUX 11.0In tel x86Debia n Li nux 2.2, Red Hat Li nux 6.2,FreeBSD 4.5MIPSIRIX 6.5PowerPCSparcSolaris 2.7GCC可以編譯多種語言：C, C+，對象C （標準C的派生），F(xiàn)ortran , Java， Ada。正如GCC縮寫所代表的對象一樣，GCC實際上是多種編譯器的統(tǒng)稱，gcc是所有編譯器的統(tǒng)一的程序接口，在本書中，并沒有區(qū)分GCC和gcc。同時，GCC也能夠進行代碼優(yōu)化，提高

3、執(zhí)行程序的運行速度。g+是構建于gcc基礎上的C+語言編譯器。gcc編譯過程分為4個階段：l預處理l編譯l匯編 l連接 最簡單的C語言編譯的例子：用vi建立一個hello.c文件$vi hellox輸入字符i,插入文本以下文本#include int main(void)printf (” Hello World!n); return 0;最后輸入字符:wq,返回命令行，鍵入以下編譯命令$gcc hello.c (-lstdc+)如果沒有錯誤gcc將生成默認的可執(zhí)行文件a.out ,執(zhí)行a.out:$./a.outHello World!$gcc帶有多達數(shù)頁的編譯選項，我們僅列出最常用的幾項：

4、-o可執(zhí)行文件名指定輸出的可執(zhí)行文件名，而不是默認的-c只編譯生成.o的目標文件，不連接生成可執(zhí)行文件-s只編譯生成.s的匯編文件，不連接生成可執(zhí)行文件-g在可執(zhí)行文件中加入標準調(diào)試信息-Wall允許GCC發(fā)出警告型錯誤信息選項使用的例子：對以上hello.c使用-o,-g常用選項重新編譯、執(zhí)行：$gcc -g hello.c -o hello$./helloHello World!$GCC默認的擴展文件名：.c C語言源代碼.C .cc C+語言源代碼.i預處理后的C語言源代碼.ii預處理后的C+語言源代碼.S .s匯編語言源代碼.o編譯后的目標代碼.a.so編譯后的庫代碼下面的例子由兩個文

5、件組成：mai n.c, calc.c ，其中，mai n.c#indude int calc(int);int main(int argcT char* argv)int iIn put=O, iOutput=0;int i=0;scan f(%i, & iI nput);while(il nput 0)prin tf(Please in put a positive in teger!n); scan f(%i, &iI nput);iOutput = calc(i In put);prin tf(Result is:%in, iOutput); return 0;a.out文件內(nèi)容為:c

6、alc.c的文件內(nèi)容為:#i n elude int calc(i nt iln) Iint i = 0, iOut = 0;iOut = iln;for(i = 0; i iln; i+)iOut += iOut * il n;return iOut;I1、編譯過程有三種方式編譯這兩個源程序，一是直接使用如下命令行完成編譯、鏈接過程：$gcc mai n.c calc.c -o main命令行中，ma in .c calc.c的后綴名指明了調(diào)用c編譯器，前面講到了gcc是GCC的眾多編譯器的統(tǒng)一入口，gcc靠后綴名決定調(diào)用什么編譯器，-o參數(shù)指定了可執(zhí)行文件的文件名為main。第二種方法是編

7、譯 calc.c為靜態(tài)庫，編譯 ma in .c時指定靜態(tài)庫的位置。需要將calc.c編譯成中間文件calc.o，使用如下命令行：$gcc -c calc.c生成靜態(tài)庫文件，添加calc.o到靜態(tài)庫中，使用如下命令行：$ar -r libcalc.a calc.o命令行中，-r libcalc.a參數(shù)表示建立靜態(tài)庫，名字為libcalc.a。接下來，使用如下命令行：$gcc mai n.c libcalc.a -o main上面這條命令也可以用下面的命令完成：$gcc mai n.c -lcalc o main-l參數(shù)可以指定庫名稱，這里calc表示使用庫libcalc.a，庫名字前面的lib

8、和后面 的.a被省略掉了，遵從了命名法。第三種方法是建立共享庫，編譯時指定共享庫。首先，編譯calc.c為calc.o，使用命令行：$gcc -c -fpic calc.c命令行中，-fpic指定calc.o為可重分配地址屬性，pic是position independenee code的縮寫。接下來使用 calc.o生成共享庫 calc.so :$gcc -shared calc.o-o calc.so這兩條命令也可以縮減為一行：$gcc -shared -fpic calc.c -o calc.so最后編譯main.c ,鏈接生成的共享庫$gcc mai n.c calc.so -o ma

9、in2 make項目管理器make項目管理器（GNU中的名稱為gmake ）可以根據(jù)項目開發(fā)者說明的項目開 發(fā)文件Makefile自 動的進行編譯配置和重復編譯 ，能實現(xiàn)復雜項目的編譯自動化。項目開發(fā)文件 Makefile的編寫使用以下規(guī)則：目標體1：依賴體1 依賴體2 .命令行1命令行2目標體2 :依賴體1 依賴體2 .命令行1命令行2.其中目標體是命令行要生成的輸出文件，依賴體是命令行要輸入的文件或選項，命令行序列是要創(chuàng)建目標體文件所需要的步驟，例如編譯命令。無特別指定，make總是使用當前目錄中的Makefile進行自動編譯。例如我們在當前目錄中有兩個項目開發(fā)文件hello.c和hell

10、o.h，貝U Makefile文件可以編寫為：hello: hello.ogcc hello.o -o hello hello.o: hello.c hello.h gcc -c hello.c clean:rm hello *.omake命令的使用：$g make輸入 make或make hello將生成 Makefile中所有的目標文件，即hello,hello.o,hello.s。$g make hello.o將僅生成目標文件hello.o$g make clea n是一條偽目標生成命令，該目標沒有依賴體，它只執(zhí)行對已生成目標文件的刪除。當我們對以上依賴體中的任意一個進行了修改，重新ma

11、ke時僅會引發(fā)對應目標體的重新生成，從而提高了編譯的效率并保證了項目開發(fā)的正確性。3 gdb程序調(diào)試器GDB 是 GNU Project Debugger 的縮寫，用于調(diào)試 Ada, C, C+, Objective-C, Pascal 和其他語言編寫的程序20，這些程序可以運行在本地計算機上，也可以運行在遠程計算機上。GDB可以運行在幾乎所有的UNIX和微軟 Windows平臺上。GDB主要能做下面4種事（以及由它們所支持的其他事情）：1）啟動程序，指定可能影響程序運行的任何條件；2）指定程序在一定條件下停止；3）檢查當程序停止時發(fā)生的事情；4） 通過改變程序中的某些條件，測試可能造成的軟件

12、錯誤，還可以由此學習其他的軟件錯誤。GDB可以做源代碼級別的程序調(diào)試（需要在編譯時指定相應條件），也可以做二進制級別的程序調(diào)試。可以使用gdb跟蹤調(diào)試，觀察到它的高級語言源代碼的執(zhí)行過程和變量的中間結果，從而能快速的排除程序運行時發(fā)生的錯誤。以下是一個帶有運行時錯誤的C程序，注意程序想通過傳地址方式在一個函數(shù)中為字符變量C賦一個字符，但它引用了一個空指針，這將引發(fā)運行時的段非法錯誤使得程序異常終止。但我們可以通過gdb跟蹤到它產(chǎn)生錯誤的位置，從而分析出產(chǎn)生錯誤的原因。/*I* debugmy.c7#i n elude void myputc(char * cptr)*cptr = a;prin

13、 tf(myputc=%c n,*cptr);int main( void)char c;char * cptr;c = A :myputc(cptr);return 0;使用帶-g選項的gcc編譯、執(zhí)行：$gcc -g debugmy.c -o debugmy$ ./debugmy段錯誤$使用gdb跟蹤查錯$ gdb ./debugmyGNU gdb Red Hat Linux (630.0-1.122rh)Copyright 2004 Free Software Foun dati on, Inc.GDB is free software, covered by the GNU Gen e

14、ral Public Lice n se, and you are welcome to cha nge it an d/or distribute copies of it un der certa in con diti ons.Type show copy in g to see the con diti ons.There is absolutely no warra nty for GDB.Type show warra n ty for details.This GDB was con figured as i386-redhat-l inu x-g nu .Us ing host

15、 libthread_db library /lib/libthread_db.so.1.(gdb)Gdb?，F(xiàn)在進入了gdb調(diào)試狀態(tài)，可以使用gdb的調(diào)試 子 命令跟蹤程序的執(zhí)行 用命令:list 行號列出指定行號的上下行(缺省為10行) break 源程序文件名：行號 建立一個斷點run啟動被調(diào)試的程序next從斷點處向下執(zhí)行一行step從斷點處向下執(zhí)行一行，當前行為函數(shù)則跟蹤進入函數(shù)contin ue繼續(xù)從斷點處連續(xù)執(zhí)行print變量名打印變量當前值quit 退出 gdb(gdb)list 10567891011121314讓我們現(xiàn)使用list命令查看一下要調(diào)試的程序是否已經(jīng)裝入，輸入:v

16、oid myputc(char * cptr)*cptr = a;prin tf(myputc=%cn,*cptr);int main( void)char c;char * cptr;c = A：我們將斷點設在第15行上，輸入：(gdb) break 15Breakpoi nt 1 at 0x80483c0: file debugmy.c, li ne 15.開始跟蹤執(zhí)行，輸入：(gdb) runStart ing program: /root/ipc/debugmyRead ing symbols from shared object read from target memory.do ne.Loaded system supplied DSO at OxffffeOOOBreakpo int 1, mai n () at debugmy.c:1515myputc(cptr);程序執(zhí)行到第15行上停止，我們采用單步執(zhí)行跟蹤錯誤的發(fā)生，輸入：(gdb) stepmyputc (cptr=0x9bbe40 U211?WVS203? L? 215s) at debugmy.c:77*cptr = a;程序執(zhí)行一行，進入函數(shù)myputc,再單