第二章Linux程序設計基礎—C環境主講付明磊第一講Linux編程概述文本編輯器viLinux下函數庫GCC及其使用Linux編程概述

Linux軟件開發一直在Internet環境下講行。這個環境是全球性的，編程人員來自世界各地。只要能夠訪問Web站點，就可以啟動一個以Linux為基礎的軟件項目。Linux編程概述Linux開發工作經常是在Linux用戶決定共同完成一個項目時開始的。當開發工作完成后，該軟件就被放到Internet站點上，任何用戶都可以訪問和下載它。由于這個活躍的開發環境，新的以Linux為基礎的軟件功能日益強大，而且呈現爆炸式的增長態勢。Linux編程概述大多數Linux軟件是經過自由軟件基金會（FreeSoftwareFoundation）提供的GNU（GNU即GNU’snotUNIX）公開認證授權的，因而通常被稱作GNU軟件。GNU軟件免費提供給用戶使用，并被證明是非常可靠和高效的。許多流行的Linux實用程序如C編譯器、shell和編輯器都是GNU軟件應用程序。

Linux程序需要首先轉化為低級機器語言即所謂的二進制代碼以后，才能被操作系統執行。例如編程時，先用普通的編程語言生成一系列指令，這些指令可被翻譯為適當的可執行應用程序的二進制代碼。這個翻譯過程可由解釋器一步步來完成，或者也可以立即由編譯器明確地完成。Linux編程概述Linux編程概述Shell編程語言如BASH、TCSH、GAWK、Perl、Tcl和Tk都利用自己的解釋器。用這些語言編制的程序盡管是應用程序文件，但可以直接運行。編譯器則不同，它將生成一個獨立的二進制代碼文件然后才可以運行。Linux編程風格GNU風格Linux內核編程風格

GNU風格函數返回類型說明和函數名分兩行放置，函數起始字符和函數開頭左花括號放到最左邊。盡量不要讓兩個不同優先級的操作符出現在相同的對齊方式中，應該附加額外的括號使得代碼縮進可以表示出嵌套。

GNU風格按照如下方式排版do-while語句：do{}while()每個程序都應該以一段簡短的說明其功能的注釋開頭。

GNU風格請為每個函數書寫注釋，說明函數是做什么的，需要哪些入口參數，參數可能值的含義和用途。如果用了非常見的、非標準的東西，或者可能導致函數不能工作的任何可能的值，應該進行特殊說明。如果存在重要的返回值，也需要說明。不要聲明多個變量時跨行，每一行都以一個新的聲明開頭。GNU風格當一個if中嵌套了另一個if-else時，應用花括號把if-else括起來。要在同一個聲明中同時說明結構標識和變量或者結構標識和類型定義(typedef)。先定義變量，再使用。盡量避免在if的條件中進行賦值。

GNU風格請在名字中使用下劃線以分割單詞，盡量使用小寫；把大寫字母留給宏和枚舉常量，以及根據統一慣例使用的前綴。例如，應該使用類似ignore_space_change_flag的名字；不要使用類似iCantReadThis的名字。用于表明一個命令行選項是否給出的變量應該在選項含義的說明之后，而不是選項字符之后被命名。Linux內核編程風格Linux內核縮進風格是8個字符。Linux內核風格采用K&R標準，將開始的大括號放在一行的最后，而將結束的大括號放在一行的第一位。Linux內核編程風格命名盡量簡潔。不應該使用諸如ThisVariableIsATemporaryCounter之類的名字。應該命名為tmp，這樣容易書寫，也不難理解。命名全局變量，應該用描述性命名方式，例如應該命名“count_active_users()”，而不是“cntusr()”。本地變量應該避免過長。

Linux內核編程風格函數最好短小精悍，一般來說不要讓函數的參數多于10個，否則應該嘗試分解這個過于復雜的函數。通常情況，注釋說明代碼的功能，而不是其實現原理。避免把注釋插到函數體內，而寫到函數前面，說明其功能，如果這個函數的確很復雜，其中需要有部分注釋，可以寫些簡短的注釋來說明那些重要的部分，但是不能過多。2.文本編輯器vivi的模式vi的進入命令模式插入模式末行模式vi的模式CommandMode(命令模式)這是執行vi后的缺省模式此時鍵盤輸入當作命令命令有大小寫之區分InputMode(插入模式)使用a、i、o、c、r、s

進入插入模式用戶輸入的任何字符都被vi當做文件內容保存起來，并將其顯示在屏幕上按下ESC鍵即可回到CommandModevi的模式LastMode(末行模式)在

CommandLine按下“：”即可進入該模式用來進行保存文件、打開文檔或環境的設定命令有大小寫之分vi的三種模式vi的進入和內容輸入進入：

vi文件名輸入文件內容（進入插入模式）新增(append)

a從光標所在位置后面開始新增內容

A從光標所在行最后面的地方開始新增內容。

插入(insert)

i從光標所在位置前面開始插入內容

I從光標所在行的第一個非空白字符前面開始插入資料。

開始(open)

o在光標所在行下新增一行并進入輸入模式。

O在光標所在行上新增一行并進入輸入模式。

（命令模式）vi的進入命令模式1、光標的移動

h左移一個字符l

右移一個字符

j下移一行k

上移一行

w,W

跳至后一個字的開頭(W忽略標點)

b,B跳至前一個字的開頭（B忽略標點）

e

移動到后一個字的末尾

^至本行第一個非空字符

$至行尾0至行首

H

移動到當前窗口的第一列

M

移動到當前窗口的中間列

L

移動到視窗的最后一列

)光標所在位置到下個句子的第一個字母

(光標所在位置到該句子的第一個字母｝光標所在位置到該段落的最后一個字母

{光標所在位置到該段落的第一個字母命令模式1、光標的移動(續）nH

將光標移到屏幕的第n行nL

將光標移到屏幕的倒數第n行CTRL-d向下半頁CTRL-f向下一頁CTRL-u向上半頁CTRL-b向上一頁n-

減號移動到上一行的第一個非空白字符，前面加上數字可以指定移動到以上n行n+

加號移動到下一行的第一個非空白字符，前面加上數字可以指定移動到以下n行命令模式2、刪除

x

刪除光標所在字符

X刪除光標前面的字符

s刪除光標所在字符，并進入輸入模式

S

刪除光標所在的行，并進入輸入模式

dd

刪除光標所在的行

D從光標位置開始刪除到行尾

d與光標移動命令的組合命令模式3、修改

r

修改光標所在字符，r后接著要修改的字符。如，rc

可以用字符“c”替換光標所指向的當前字符

R進入替換狀態，新增內容會覆蓋原先內容，直到按[ESC]回到命令模式下為止

cc修改光標所在行

C修改從光標位置到該行末尾的內容

c與光標移動命令的組合命令模式4、復制和移動yy

復制當前行到內存緩沖區nyy

復制n行內容到內存緩沖區

y與光標移動的組合p將緩沖區的內容粘貼到光標的后面P將緩沖區的內容粘貼到光標的前面另：在末行模式下實現移動:n1,n2mn3:把n1到n2行內容搬到第n3行后5、搜索字符串/pattern

移至下一個包含pattern的行?pattern移至上一個包含pattern的行/往下重復查找?往上重復查找n

在同一方向重復查找N

在相反方向重復查找/pattern/+n

移至下一個pattern所在行后的第n行?pattern?-n移至上一個Pattern所在行前的第n行*.$^[]{}\/包含在查找字符串中，要用轉義字符(\)命令模式末行模式1、文件的保存和退出:w保存:q退出:w!強制保存:q!強制退出:wq

保存退出:wq!強制保存退出文件的保存和退出末行模式2、字符串的替換

:s/str1/str2/用字符串str2替換行中首次出現的字符串str1:s/str1/str2/g用字符串str2替換行中所有出現的字符串str1:.,$s/str1/str2/g用字符串str2替換正文當前行到末尾所有出現的字符串str1:1,$s/str1/str2/g用字符串str2替換正文中所有出現的字符串str1:g/str1/s//str2/g功能同上

末行模式其他：:n將光標移到第n行編輯多個文件vifile1file2…:n編輯下一個文件:efilename編輯指定文件Linux下函數庫一個“程序函數庫”就是一個文件包含了一些編譯好的代碼和數據，這些編譯好的代碼和數據可以在事后供其他的程序使用。程序函數庫可以使整個程序更加模塊化，更容易重新編譯，而且更方便升級。Linux下函數庫可分為兩種類型：靜態函數庫(staticlibraries)：是一個普通的目標文件的集合，一般用“.a”作為文件的后綴。靜態函數庫和共享函數庫相比有很多的缺點，占用內存空間多。但使用ELF格式的靜態庫函數生成的代碼可以比使用共享函數庫的程序運行速度上快一些。可以用ar這個程序來創建一個靜態函數庫文件，或者往一個已經存在地靜態函數庫文件添加新的目標代碼。例如,把file1.o和file2.o加入到my_library.a這個函數庫文件：

ar

rcs

my_library.afile1.ofile2.o

然后運行ranlib，以給庫加入一些索引信息Linux下函數庫共享函數庫(sharedlibraries)：當一個可執行程序在啟動的時候被加載的函數。每個共享函數庫都有個特殊的名字，稱作“soname”。soname名字命名必須以“lib”作為前綴，然后是函數庫的名字，然后是“.so”，最后是版本號信息。Linux下函數庫優點：多進程使用同一函數庫；修改函數庫不需重新連編。安裝一個新版本的函數庫的時候，要先將這些函數庫文件拷貝到一些特定的目錄中，運行ldconfig就可以。ldconfig檢查已經存在的庫文件，然后創建soname的符號鏈接到真正的函數庫，同時設置/etc/ld.so.cache這個緩沖文件。

Linux下函數庫例如，創建兩個目標文件(a.o和b.o)，然后創建一個包含a.o和b.o的共享函數庫。gcc-fPIC-g-c-Walla.cgcc-fPIC-g-c-Wallb.cgcc-shared-Wl,-soname,liblusterstuff.so.1-oliblusterstuff.so.1.0.1a.o

b.o–lc注：”-fPIC”是位置無關參數，”-g”和“－Wall”參數不是必須的。Linux下函數庫函數庫和頭文件的保存位置a.函數庫/lib：系統必備共享函數庫/usr/lib：標準共享函數庫和靜態函數庫/usr/i486-linux-libc5/lib：libc5兼容性函數庫/usr/X11R6/lib：X11R6的函數庫/usr/local/lib：本地函數庫

b.頭文件/usr/include：系統頭文件/usr/local/include：本地頭文件c.

共享函數庫的相關配置和命令/etc/ld.so.conf：包含共享庫的搜索位置ldconfig：共享庫管理工具，一般在更新了共享庫之后要運行該命令ldd：可查看可執行文件所使用的共享函數庫使用GNUcc開發應用程序gcc的簡介可執行文件的格式gcc的使用

gcc簡介gcc是GNU的C和C++編譯器。實際上，gcc能夠編譯多種語言：C、C++和ObjectC等。利用gcc

命令可同時編譯并連接C和C++源程序。也可以對幾個C源文件利用gcc

編譯、連接并生成可執行文件。gcc可以使程序員靈活地控制編譯過程。編譯過程一般可以分為下面四個階段，每個階段分別調用不同的工具進行處理預處理鏈接編譯組譯源程序(*.c)可執行文件預處理器編譯器組譯器連接器gcc的四個階段命令gcc首先調用cpp進行預處理，在預處理過程中，對源代碼文件中的文件包含(include)、預編譯語句(如宏定義define等)進行分析。接著調用cc1進行編譯，這個階段根據輸入文件生成以.o為后綴的目標文件。gcc的四個階段匯編過程是針對匯編語言的步驟，調用as進行工作，一般來講，.S或.s為后綴的匯編語言源代碼文件匯編之后都生成以.o為后綴的目標文件。當所有的目標文件都生成之后，gcc就調用ld來完成最后的關鍵性工作，這個階段就是連接。在連接階段，所有的目標文件被安排在可執行程序中的恰當的位置，同時，該程序所調用到的庫函數也從各自所在的函數庫中連到合適的地方。可執行文件格式

Linux系統中可執行文件有兩種格式。第一種格式是a.out格式，這種格式用于早期的Linux系統以及Unix系統的原始格式。a.out來自于UnixC編譯程序默認的可執行文件名。當使用共享庫時，a.out格式就會發生問題。把a.out格式調整為共享庫是一種非常復雜的操作。可執行文件格式因此，一種新的文件格式被引入Unix系統5的第四版本和Solaris系統中。它被稱為可執行和連接的格式（ELF）。這種格式很容易實現共享庫。ELF格式已經被Linux系統作為標準的格式采用。可執行文件格式gcc編譯程序產生的所有的二進制文件都是ELF格式的文件（即使可執行文件的默認名仍然是a.out）。較舊的a.out格式的程序仍然可以運行在支持ELF格式的系統上。GNUC的使用基本語法

gcc[options][filenames]說明：在gcc后面可以有多個編譯選項，同時進行多個編譯操作。很多的gcc選項包括一個以上的字符。因此你必須為每個選項指定各自的連字符。例如，下面的兩個命令是不同的：

gcc-p-gtest1.c

gcc-pgtest1.c當你不用任何選項編譯一個程序時，GCC將會建立(假定編譯成功)一個名為a.out的可執行文件。gcc選項-o選項你能用-o編譯選項來為將產生的可執行文件指定一個文件名來代替a.out。

例：gcc–ocountcount.c-c選項：告訴GCC僅把源代碼編譯為目標代碼而跳過匯編和連接的步驟。這個選項使用的非常頻繁，因為它使得編譯多個C程序時速度更快并且更易于管理。缺省時GCC建立的目標代碼文件有一個.o的擴展名。 例：gcc–ctest2.c-E只運行C預編譯器。-S編譯選項告訴gcc在為C代碼產生了匯編語言文件后停止編譯。-shared生成共享目標文件。通常用在建立共享庫時。-static禁止使用共享連接。警告選項在gcc中用開關-Wall控制警告信息，使用示例命令如下：

gcc–Wall-otest3_1test3_1.c-w不生成任何警告信息。

查找選項gcc一般使用默認路徑查找頭文件和庫文件。如果文件所用的頭文件或庫文件不在缺省目錄下，則編譯時要指定它們的查找路徑。-I選項：指定頭文件的搜索目錄 例：

gcc–I/export/home/st–otest1test1.c-L選項：指定庫文件的搜索目錄 例：

gcc–L/usr/X11/R6/lib–otest1test1.c多個源文件生成一個可執行文件

問題：有多個源文件時，如何生成一個可執行文件？方法1：gcc–Wall–omytesttest1.ctest2.ctest3.c方法2：gcc-Wall-ctest1.cgcc-Wall–ctest2.cgcc-Wall–ctest3.cgcc–omytesttest1.otest2.otest3.o優化選項優化選項可以使GCC在耗費更多編譯時間和犧牲易調試性的基礎上產生更小更快的可執行文件。這些選項中最典型的是-O和-O2選項。-O0不進行優化處理。-O選項：告訴GCC對源代碼進行基本優化。這些優化在大多數情況下都會使程序執行的更快。-O2選項：告訴GCC產生盡可能小和盡可能快的代碼。-O2選項將使編譯的速度比使用-O時慢。但通常產生的代碼執行速度會更快。-O3選項：比-O2更進一步優化，包括inline函數。

版本選項-v選項用戶將會得到自己目前正在使用的gcc的版本及與版本相關的一些信息。

gcc-v將得到如下結果：

Readingspecsfrom/usr/lib/gcc-lib/i486-box-linux/2.7.2/specsgccversion2.7.2-V選項如果安裝了多個版本的gcc，并且想強制執行其中的某個版本，可以用命令通知系統用戶要使用的版本。

gcc-V2.6.3-v宏定義選項-DMACRO以字符串“1”定義MACRO宏。-DMACRO=DEFN以字符串“DEFN”定義MACRO宏。-UMACRO取消對MACRO宏的定義。

調試和剖析選項

使用調試選項后，gcc在進行編譯的時候，在目標文件（.o）和創建的可執行文件中插入額外信息，這些額外信息使gdb能夠判斷編譯過的代碼和源代碼之間的關系。-g選項：告訴GCC產生能被GNU調試器使用的調試信息以便調試你的程序。 例：gcc–g–otest3test3.c-pg選項：告訴GCC在你的程序里加入額外的代碼，執行時，產生gprof用的剖析信息以顯示你的程序的耗時情況。使用gdb調試工具，命令行如下： 例：gcc–ggdb3–otest3test3.cGcc實例調試基本知識總結與回顧兩個實例gcc編譯流程分析1、預處理階段：該階段編譯器將上述代碼中的stdio.h編譯出來，并且用戶可以使用Gcc的選項“-E”進行查看，該選項讓Gcc在進行完預處理后停止下來。.i文件是已經過預處理的C的源程序

2、編譯階段：該階段檢查代碼的規范性，是否有語法錯誤等，確定代碼實際要做的工作，檢查無誤后，Gcc把代碼翻譯成匯編語言。可以用“-S”選項來查看，只進行編譯不匯編，生成匯編代碼。3、匯編階段：把編譯階段生成的“.s”文件轉化為目標文件，可用“-c”選項查看，將匯編代碼轉化為.o的2進制目標代碼。

4、鏈接階段：設計到重要的概念函數庫。Stdio.h中并沒有printf()的實現，它的實現都被做到libc.so.6的庫文件中去了，沒有特別指定時，Gcc會在“/usr/lib”下面搜索，鏈接到libc.so.6，這樣就實現了printf()，這就是鏈接的作用。gcc支持的后綴名解釋c:C語言源代碼文件a:目標文件構成的庫文件C;.cc;.cpp:標識C++源代碼h:頭文件i:標識文件是已經預處理過的C源代碼文件,一般為中間代碼文件ii:已經預處理過的C++源代碼文件,也是中間代碼文件o:編譯后的目標文件,源文件生成的中間目標文件s:匯編語言源代碼文件S:經過預編譯的匯編語言源代碼文件o:編譯以后的程序目標文件,目標文件經過連接成為可執行文件gcc編譯選項分析Gcc有超過100個可用選項，主要包括總體選項，告警和出錯選項，優化選項和體系結構選項

-c只編譯不鏈接，生成目標文件“.o”。

-S只編譯不匯編，生成匯編代碼。

-E只進行預編譯，不做其他處理。

-g在可執行程序中包含標準調試信息。

-ofile把輸出文件輸出到file里。-v打印出編譯器內部編譯各過程的命令行信息和編譯器的版本。

-I在頭文件搜索路徑列表中添加dir目錄（只指定路徑并沒有加具體的文件名）

-L在庫文件的搜索路徑列表中添加dir目錄

-static靜態鏈接庫

-librarry

鏈接名為library的庫文件頭文件和庫文件在include語句中”<>”表示在標準路徑中搜索頭文件，””表示在本目錄中搜索。頭文件和庫文件的關系：頭文件不一定是系統提供的，可以使用戶自己編寫的；而庫文件都是系統提供的。有一個特殊的選項“-l”，它指示gcc去鏈接庫文件libsunq.so由于在linux下的庫文件命名時有一個規定：必須以l，i，b，3個字母開頭，因此在用-l選項指定鏈接的庫文件名時可以省去l,i,b,也就是說在對“-lsunq”進行處理時，會自動去鏈接Libsunq.so.gcc實例1終端vihello.chello.chello.hgcc–E–ohello.ihello.cgcc–S–ohello.s

hello.igcc–chello.s–ohello.ogcchello.o–ohello程序執行結果預處理->編譯->匯編->鏈接源代碼通過gcc-E-oa.cxx

a.c

進行預處理.生成預處理文件通過gcc-Sa.s

a.c

進行編譯.生成匯編代碼文件通過gcc-c-oa.o

a.c

進行匯編.生成目標代碼通過gcca.o-oa.out

生成可執行文件.gcc實例2-告警和出錯選項-ansi

支持符合ANSI標準的C的程序-pedantic允許發出ANSIC標準所列的全部警告信息-pedantic-error允許發出ANSIC標準所列的全部錯誤信息-w關閉所有告警-wall允許發出Gcc提供的所有有用的報警信息-werror

把所有告警信息轉化為錯誤信息，并在告警信息發生時，終止編譯過程gcc優化選項gcc可以對代碼進行優化，他通過編譯選項“-On”來控制優化代碼的生成，其中n代表優化級別，對于不同版本的gcc來講，n的取之范圍及其對應的優化效果可能并不完全相同比較典型的是從0變化到2和3

-O主要進行線程跳轉和延遲退棧兩種優化

-O2出完成上述工作外，還進行一些額外的調整工作，如處理器指令調度

-O3包括循環展開和其他一些與處理器特性相關的優化工作gcc–Wallwrong.c–owronggcc–ansi

wrong.c–owronggcc–pedanticwrong.c–owrong第二講調試工具gdbGNUmake和makefile調試工具gdbGDB調試器簡介gdb

的常用命令gdb應用實例gdb簡介Linux系統中包含了GNU調試程序gdb，它是一個用來調試C和C++程序的調試器。可以使程序開發者在程序運行時觀察程序的內部結構和內存的使用情況。gdb

所提供的一些功能如下所示：運行程序，設置所有的能影響程序運行的參數和環境；控制程序在指定的條件下停止運行；當程序停止時，可以檢查程序的狀態；修改程序的錯誤，并重新運行程序；動態監視程序中變量的值；可以單步逐行執行代碼，觀察程序的運行狀態。分析崩潰程序的產生的core文件gdb的特點gdb的功能非常強大到目前為止，gdb已能夠支持Moduls-2、Chill、Pascal和FORTRAN程序的調試，但是調試這些語言的源程序時有一些功能還不能使用。例如調試FORTRAN程序時還不支持表達式的輸入、輸出變量或類FORTRAN的詞法。gdb程序調試的對象是可執行文件，而不是程序的源代碼文件。

然而，并不是所有的可執行文件都可以用gdb調試。如果要讓產生的可執行文件可以用來調試，需在執行gcc指令編譯程序時，加上-g參數，指定程序在編譯時包含調試信息。調試信息包含程序里的每個變量的類型和在可執行文件里的地址映射以及源代碼的行號。gdb

利用這些信息使源代碼和機器碼相關聯。gdb是一個用來調試C和C++程序的常用調試工具之一。gdb的啟動在命令行上輸入gdb并按回車鍵就可以運行gdb了，如果一切正常的話，將啟動gdbgdb[filename]出現(gdb)在這里，可以輸入調試命令在可以使用gdb

調試程序之前，必須使用-g選項編譯源文件。可在makefile中如下定義CFLAGS變量：CFLAGS=-g運行

獲取幫助信息啟動gdb后，可以在命令行上指定很多的選項。輸入：help可以獲得gdb的幫助信息。如果想要了解某個具體命令（比如break）的幫助信息，在gdb提示符下輸入下面的命令：break屏幕上會顯示關于break的幫助信息。從返回的信息可知，break是用于設置斷點的命令。另一個獲得gdb幫助的方法是瀏覽gdb的手冊頁。在LinuxShell提示符輸入：mangdb可以看到man的手冊頁gdb命令的分類在gdb提示符處鍵入help，將列出命令的分類，主要的分類有：aliases：命令別名breakpoints：斷點定義；data：數據查看；files：指定并查看文件；internals：維護命令；running：程序執行；

stack：調用棧查看；statu：狀態查看；tracepoints：跟蹤程序執行。后跟命令的分類名，可獲得該類命令的詳細清單基本gdb命令（1/2）file命令：裝入想要調試的可執行文件。cd命令：改變工作目錄。pwd命令：返回當前工作目錄。run命令：執行當前被調試的程序。kill命令：停止正在調試的應用程序。list命令：列出正在調試的應用程序的源代碼。break命令：設置斷點。

watch命令：設置監視點，監視表達式的變化。awatch命令：設置讀寫監視點。當要監視的表達式被讀或寫時將應用程序掛起。它的語法與watch命令相同。rwatch命令：設置讀監視點，當監視表達式被讀時將程序掛起，等侍調試。此命令的語法與watch相同。next命令：執行下一條源代碼，但是不進入函數內部。也就是說，將一條函數調用作為一條語句執行。執行這個命令的前提是已經run，開始了代碼的執行。基本gdb命令（2/2）step命令：執行下一條源代碼，進入函數內部。如果調用了某個函數，會跳到函數所在的代碼中等候一步步執行。執行這個命令的前提是已經用run開始執行代碼。display命令：在應用程序每次停止運行時顯示表達式的值。infobreak命令：顯示當前斷點列表，包括每個斷點到達的次數16）infofiles命令：顯示調試文件的信息。17）infofunc命令：顯示所有的函數名。18）infolocal命令：顯示當前函數的所有局部變量的信息。19）infoprog命令：顯示調試程序的執行狀態。20）print命令；顯示表達式的值。21）delete命令：刪除斷點。指定一個斷點號碼，則刪除指定斷點。不指定參數則刪除所有的斷點。22）Shell命令：執行LinuxShell命令。23）make命令：不退出gdb而重新編譯生成可執行文件。24）Quit命令：退出gdb。gdb使用實例（1/2）/*一個有錯誤的C源程序bugging.c*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>staticcharbuff[256];staticchar*string;intmain(){printf("Pleaseinputastring:");gets(string);printf("\nYourstringis:%s\n",string);}上面這個程序非常簡單，其目的是接受用戶的輸入，然后將用戶的輸入打印出來。該程序使用了一個未經過初始化的字符串地址string，因此，編譯并運行之后，將出現SegmentFault錯誤：$gcc-otest-gtest.c

$./testPleaseinputastring:asfdSegmentationfault(coredumped)gdb使用實例（2/2）為了查找該程序中出現的問題，我們利用gdb，并按如下的步驟進行：1．運行gdbbugging命令，裝入bugging可執行文件；2．執行裝入的bugging命令；3．使用where命令查看程序出錯的地方；4．利用list命令查看調用gets函數附近的代碼；

5．唯一能夠導致gets函數出錯的因素就是變量string。用print命令查看string的值；6．在gdb

中，我們可以直接修改變量的值，只要將string取一個合法的指針值就可以了，為此，我們在第11行處設置斷點；7．程序重新運行到第11行處停止，這時，我們可以用setvariable命令修改string的取值；8．然后繼續運行，將看到正確的程序運行結果。

GNUmake和makefileGNUmake概述Makefile的基本結構Makefile中的變量GNUmake的主要預定義變量Makefile的隱含規則make命令行選項使用automake和autoconf產生Makefile

GNUmake概述在大型的開發項目中，人們通常利用make工具來自動完成編譯工作。這些工作包括：如果僅修改了某幾個源文件，則只重新編譯這幾個源文件；如果某個頭文件被修改了，則重新編譯所有包含該頭文件的源文件。利用這種自動編譯可大大簡化開發工作，避免不必要的重新編譯。

實際上，make工具通過一個稱為makefile

的文件來完成并自動維護編譯工作。makefile

需要按照某種語法進行編寫，其中說明了如何編譯各個源文件并連接生成可執行文件，并定義了源文件之間的依賴關系。當修改了其中某個源文件時，如果其他源文件依賴于該文件，則也要重新編譯所有依賴該文件的源文件。默認情況下，GNUmake工具在當前工作目錄按如下順序搜索makefile：

GNUmakefile

makefile

Makefile

makefile舉例在UNIX中，習慣使用makefile作為makfile

文件。Linux程序員使用第三種文件名Makefile。因為第一個字母是大寫，通常被列在一個目錄的文件列表的最前面。如果要使用其他文件作為makefile，則可利用類似下面的make命令選項指定makefile

文件：

$make-fMakefile.debug

例1：一個簡單的makefile

prog:prog1.oprog2.o

gccprog1.oprog2.o-oprog

prog1.o:prog1.clib.h

gcc-c-I.-oprog1.oprog1.c

prog2.o:prog2.c

gcc-cprog2.c

Makefile的基本結構（1/2）Makefile是一個文本形式的數據庫文件，其中包含一些規則來告訴make處理哪些文件以及如何處理這些文件。規則主要是描述哪些文件（稱為target目標文件，不要和編譯時產生的目標文件相混淆）是從哪些別的文件（稱為dependency依賴文件）中產生的，以及用什么命令（command）來執行這個過程。依靠這些信息，make會對磁盤上的文件進行檢查，如果目標文件的生成或被改動時的時間（稱為該文件時間戳）至少比它的一個依賴文件還舊的話，make就執行相應的命令，以更新目標文件。目標文件不一定是最后的可執行文件，可以是任何一個中間文件并可以作為其他目標文件的依賴文件。Makefile的基本結構（2/2）Makefile規則的一般形式如下：

target：dependencydependency (tab)<command>一個Makefile文件主要含有一系列的規則，每條規則包含以下內容。一個目標（target），即make最終需要創建的文件，如可執行文件和目標文件；目標也可以是要執行的動作，如“clean”。一個或多個依賴文件（dependency）列表，通常是編譯目標文件所需要的其他文件。一系列命今(command)，是make執行的動作，通常是把指定的相關文件編譯成目標文件的編譯命令，每個命令占一行，且每個命令行的起始字符必須為TAB字符。除非特別指定，否則make的工作目錄就是當前目錄。target是需要創建的二進制文件或目標文件，dependency是在創建target時需要用到的一個或多個文件的列表，命令序列是創建target文件所需要執行的步驟，比如編譯命令。Makefile實例（1/3）#以#開頭的為注釋行test：prog.ocode.o gcc–otestprog.ocode.o

prog.o：prog.c

prog.hcode.h

gcc–cprog.c–oprog.o

code.o：code.ccode.h

gcc–ccode.c–ocode.o

clean：

rm–f*.o上面的Makefile文件中共定義了四個目標：test、prog.o、code.o和clean。目標從每行的最左邊開始寫，后面跟一個冒號（：），如果有與這個目標有依賴性的其他目標或文件，把它們列在冒號后面，并以空格隔開。然后另起一行開始寫實現這個目標的一組命令。在Makefile中，可使用續行號（\）將一個單獨的命令行延續成幾行。但要注意在續行號（\）后面不能跟任何字符（包括空格和鍵）Makefile實例（2/3）一般情況下，調用make命令可輸入：#maketargettarget是Makefile文件中定義的目標之一，如果省略target，make就將生成Makefile文件中定義的第一個目標。對于上面Makefile的例子，單獨的一個“make”命令等價于：#maketest因為test是Makefile文件中定義的第一個目標，make首先將其讀入，然后從第一行開始執行，把第一個目標test作為它的最終目標，所有后面的目標的更新都會影響到test的更新。第一條規則說明只要文件test的時間戳比文件prog.o或code.o中的任何一個舊，下一行的編譯命令將會被執行。Makefile實例（3/3）但是，在檢查文件prog.o和code.o的時間戳之前，make會在下面的行中尋找以prog.o和code.o為目標的規則，在第三行中找到了關于prog.o的規則，該文件的依賴文件是prog.c、prog.h和code.h。同樣，make會在后面的規則行中繼續查找這些依賴文件的規則，如果找不到，則開始檢查這些依賴文件的時間戳，如果這些文件中任何一個的時間戳比prog.o的新，make將執行“gcc–cprog.c–oprog.o”命令，更新prog.o文件。以同樣的方法，接下來對文件code.o做類似的檢查，依賴文件是code.c和code.h。當make執行完所有這些套嵌的規則后，make將處理最頂層的test規則。如果關于prog.o和code.o的兩個規則中的任何一個被執行，至少其中一個.o目標文件就會比test新，那么就要執行test規則中的命令，因此make去執行gcc命令將prog.o和code.o連接成目標文件test。在上面Makefile的例子中，還定義了一個目標clean，它是Makefile中常用的一種專用目標，即刪除所有的目標模塊make的工作過程現在來看一下make做的工作：首先make按順序讀取makefile中的規則，然后檢查該規則中的依賴文件與目標文件的時間戳哪個更新如果目標文件的時問戳比依賴文件還早，就按規則中定義的命令更新目標文件。如果該規則中的依賴文件又是其他規則中的目標文件，那么依照規則鏈不斷執行這個過程，直到Makefile文件的結束，至少可以找到一個不是規則生成的最終依賴文件，獲得此文件的時間戳然后從下到上依照規則鏈執行目標文件的時間戳比此文件時間戳舊的規則，直到最頂層的規則通過以上的分析過程，可以看到make的優點，因為.o目標文件依賴.c源文件，源碼文件里一個簡單改變都會造成那個文件被重新編譯，并根據規則鏈依次由下到上執行編譯過程，直到最終的可執行文件被重新連接。例如，當改變一個頭文件的時候，由于所有的依賴關系都在Makefile里，因此不再需要記住依賴此頭文件的所有源碼文件，make可以自動的重新編譯所有那些因依賴這個頭文件而改變了的源碼文件，如果需要，再進行重新連接Makefile中的變量Makefile里的變量就像一個環境變量。事實上，環境變量在make中也被解釋成make的變量。這些變量對大小寫敏感，一般使用大寫宇母。幾乎可以從任何地方引用定義的變量，變量的主要作用如下：保存文件名列表。在前面的例子里，作為依賴文件的一些目標文件名出現在可執行文件的規則中，而在這個規則的命令行里同樣包含這些文件并傳遞給gcc做為命令參數。如果使用一個變量來保存所有的目標文件名，則可以方便地加入新的目標文件而且不易出錯。

保存可執行命令名，如編譯器。在不同的Linux系統中存在著很多相似的編譯器系統，這些系統在某些地方會有細微的差別，如果項目被用在一個非gcc的系統里，則必須將所有出現編譯器名的地方改成用新的編譯器名。但是如果使用一個變量來代替編譯器名，那么只需要改變該變量的值。其他所有地方的命令名就都改變了。保存編譯器的參數。在很多源代碼編譯時，gcc需要很長的參數選項，在很多情況下，所有的編譯命令使用一組相同的選項，如果把這組選項使用一個變量代表，那么可以把這個變量放在所有引用編譯器的地方。當要改變選項的時候，只需改變一次這個變量的內容即可。

變量的定義和使用Makefile中的變量是用一個文本串在Makefile中定義的，這個文本串就是變量的值。只要在一行的開始寫下這個變量的名字，后面跟一個“＝”號，以及要設定這個變量的值即可定義變量，下面是定義變量的語法：

VARNAME=string使用時，把變量用括號括起來，并在前面加上$符號，就可以引用變量的值：

${VARNAME}make解釋規則時，VARNAME在等式右端展開為定義它的字符串。變量一般都在Makefile的頭部定義。按照慣例，所有的Makefile變量都應該是大寫。如果變量的值發生變化，就只需要在一個地方修改，從而簡化了Makefile的維護。Makefile變量舉例現在利用變量把前面的Makefile重寫一遍：OBJS=prog.ocode.oCC=gcc

test：${OBJS} ${CC}–otest${OBJS}

prog.o：prog.c

prog.hcode.h ${CC}–cprog.c–oprog.o

code.o：code.ccode.h ${CC}–ccode.c–ocode.o

clean：

rm–f*.o變量的類型除用戶自定義的變量外，make還允許使用環境變量使用環境變量的方法很簡單，在make啟動時，make讀取系統當前已定義的環境變量，并且創建與之同名同值的變量，因此用戶可以像在shell中一樣在Makefile中方便的引用環境變量。需要注意的是，如果用戶在Makefile中定義了同名的變量，用戶自定義變量將覆蓋同名的環境變量自動變量預定義變量GNUmake的主要預定義變量（1/2）$*不包含擴展名的目標文件名稱。$+所有的依賴文件，以空格分開，并以出現的先后為序，可能包含重復的依賴文件。$<第一個依賴文件的名稱。$?所有的依賴文件，以空格分開，這些依賴文件的修改日期比目標的創建日期晚。$@目標的完整名稱。

$^所有的依賴文件，以空格分開，不包含重復的依賴文件。$%如果目標是歸檔成員，則該變量表示目標的歸檔成員名稱。例如，如果目標名稱為mytarget.so(image.o)，則$@為mytarget.so，而$%為image.o。AR歸檔維護程序的名稱，默認值為ar。ARFLAGS歸檔維護程序的選項。AS匯編程序的名稱，默認值為as。ASFLAGS匯編程序的選項。GNUmake的主要預定義變量（2/2）CCC編譯器的名稱，默認值為cc。CFLAGSC編譯器的選項。CPPC預編譯器的名稱，默認值為$(CC)-E。CPPFLAGSC預編譯的選項。CXXC++編譯器的名稱，默認值為g++。CXXFLAGSC++編譯器的選項。FCFORTRAN編譯器的名稱，默認值為f77。FFLAGSFORTRAN編譯器的選項。Makefile的隱含規則在上面的例子中，幾個產生目標文件的命令都是從“.c”的C語言源文件和相關文件通過編譯產生“.o”目標文件，這也是一般的步驟。實際上，make可以使工作更加自動化，也就是說，make知道一些默認的動作，它有一些稱作隱含規則的內置的規則，這些規則告訴make當用戶沒有完整地給出某些命令的時候，應該怎樣執行。例如，把生成prog.o和code.o的命令從規則中刪除，make將會查找隱含規則，然后會找到并執行一個適當的命令。由于這些命令會使用一些變量，因此可以通過改變這些變量來定制make。象在前面的例子中所定義的那樣，make使用變量CC來定義編譯器，并且傳遞變量CFLAGS（編譯器參數）、CPPFLAGS（C語言預處理器參數）、TARGET_ARCH（目標機器的結構定義）給編譯器，然后加上參數-c，后面跟變量$<（第一個依賴文件名），然后是參數-o加變量$@（目標文件名）。綜上所述，一個C編譯的具體命令將會是：

${CC}${CFLAGS}${CPPFLAGS}${TARGET_ARCH}–c$<-o$@隱含規則舉例在上面的例子中，利用隱含規則，可以簡化為：OBJS=prog.ocode.oCC=gcctest：${OBJS} ${CC}–o$@$^

prog.o：prog.c

prog.hcode.hcode.o：code.ccode.h

clean：

rm–f*.omake命令行選項直接在make命令的后面鍵入目標名可建立指定的目標，如果直接運行make，則建立第一個目標。還可以用make-fmymakefile

這樣的命令指定make使用特定的makefile，而不是默認的GNUmakefile、makefile

或Makefile。GNUmake命令還有一些其他選項，下面是GNUmake命令的常用命令行選項命令行選項含義：-CDIR在讀取makefile

之前改變到指定的目錄DIR。-fFILE以指定的FILE文件作為makefile。-h顯示所有的make選項。

-i忽略所有的命令執行錯誤。-IDIR當包含其他makefile

文件時，可利用該選項指定搜索目錄。-n只打印要執行的命令，但不執行這些命令。-p顯示make變量數據庫和隱含規則。-s在執行命令時不顯示命令。-w在處理makefile

之前和之后，顯示工作目錄。-WFILE假定文件FILE已經被修改。使用automake和autoconf產生Makefile

在開始使用Automake和autoconf之前，請先確認系統已經安裝以下的軟件：GNUAutomakeGNUAutoconfGNUm4PerlGNULibtool(如果你需要產生sharedlibrary)

Automake

所產生的Makefile

除了可以做到程序的編譯和連接，也已經把如何產生程序文件的操作，以及把安裝程序都考慮進去了，所以源程序所存放的目錄架構最好符合GNU的標準慣例，下面用hello.c

來作為例子進行說明。生成一個源程序在工作目錄下建立一個新的子目錄devel，再在devel下建立一個hello的子目錄，這個目錄將作為存放hello這個程序及其相關文件的地方：用編輯器寫個hello.c文件：#include<stdio.h>int

main(int

argc,char**argv){

printf("Hello,GNU!\n");return0;}使用Autoconf

及Automake

來產生Makefile文件的步驟autoscan

產生一個configure.in的模板，執行autoscan

后會產生一個configure.scan的文件，可以用它做為configure.in文件的模板：編輯configure.scan文件，如下所示，并且把文件名改成configure.in執行aclocal和autoconf

，分別會產生aclocal.m4及configure兩個文件：編輯Makefile.am文件，內容如下：執行automake--add-missing，Automake

會根據Makefile.am產生一些文件，包含最重要的Makefile.in：最后執行./configure

GDB實例練習vitest.c//編輯文本gcc–gtest.c–otest//GCC編譯gdbtest//GDB開始調試(gdb)l//GDB查看代碼(gdb)b5//設置斷點(gdb)infob//查詢斷點情況(gdb)r//運行代碼(gdb)pn//查看變量值(gdb)watchn//觀察變量(gdb)n//單步運行(gdb)c//程序繼續運行(gdb)clear5//清除斷點最終運行結果(gdb)q//退出GDBGDB調試錯誤程序實例gcc–gwrong_gdb.c–owrong.c程序運行gdb

wrong_gdb錯誤提示where//查找錯誤list查看變量string設置斷點程序運行變量賦值代碼運行結果成功退出GDBMakefile和makeMakefile運行結果使用RCS/CVS來管理源代碼RCS的使用CVS的使用RCS的使用RCS（RevisionControlSystem）即程序改版控制系統，主要功能是用來管理文件的版本，可以節省空間和時間。這樣就不需要在每個程序開發到某一個階段就將數據拷貝到其他的地方備份起來了。RCS提供了如下幾個最重要的指令的：ci指令：將文件放入RCS目錄下的控制系統co指令：從RCS目錄下將文件取出rcs指令：用來對RCS文件進行參數的設置基本操作方式一般而言，RCS所產生出來的文件會放在RCS目錄中。所以第一步必須要在當前的目錄下制作一個文件：

[root@wyh

linux]#mkdirRCS接下來只要使用ci指令。就可以把文件備份到RCS改版控制系統中：

[root@wyh

linux]#citest.c若要將文件取出，可以使用下列指令：

[root@wyh

linux]#cotest.c取出來的文件是只讀文件，若要取出可以寫入的工作文件，可以加上-l參數來鎖定它：

[root@wyh

linux]#co-ltest.c

此外將文件放入RCS控制系統時，可以使用-l參數鎖定文件，那么目錄下的文件依然存在：

[root@wyh

linux]#ci-ltest.c

若要比較當前的文件和RCS中最新版本的文件，可以使用下列指令：

[root@wyh

linux]#rcsdiff

test.c指定版本若不指定版本編號時，co會從RCS取得最新的版本。如果要以特定的版本號碼寫入RCS或讀出，可以使用-r參數選項。[root@wyh

linux]#ci-l-r3.25test.c<--以3.25作為版本編號[root@wyh

linux]#co-l-r1.2test.c <--將RCS中1.2版的test.c讀出

此外，rcsdiff也可以用來指定任何一個版本和當前程序代碼進行比較。[root@wyh

linux]#rcsdiff-r3.25test.c <--取出3.25版與test.c進行比較

關鍵詞的使用在RCS中可以將關鍵詞變量放入程序代碼中。這些變量經過RCS會變成版本的注解。用戶可以將這些關鍵詞說明當作是程序中的批注。常用的關鍵詞如下：$Author$：將版本放入RCS的用戶名稱。$Data$：記錄程序代碼放入RCS時的日期和時間。$Header$：記錄文件的標頭，包括RCS路徑名稱、版本號碼、日期、作者等。$ID$：和$Header$相同，但不包括RCS路徑名稱。$Locker$：記錄鎖定本版本的用戶名稱。$Log$：記錄將RCS鎖住的時間，所輸入的文本語句。$RCSfiles$：記錄RCS文件名稱。$Rivision$：指定版本號碼。$Source$：RCS文件名稱，包括其路徑。$State$：使用-s選項所指定的特殊狀態使用關鍵詞的步驟在程序代碼中加入任一關鍵詞

[root@wyh

linux]#vitest.c將程序代碼放入RCS版本控制系統

[root@wyh

linux]#ci-ltest.c將文件再次取出。在取出的過程中，co會將每個關鍵詞展開成其對應的值

[root@wyh

linux]#co-ltest.c [root@wyh

linux]#cattest.c

CVS的使用CVS（ConcurrentVersionSystem）是個版本控制系統，利用該系統可以記錄源代碼文件的歷史。例如，當軟件修改時會產生Bug，并且可能在做這次修改后很長時間不會發現這些問題。使用CVS就可以容易地回顧老的代碼版本去發現哪一次的修改導致這些問題。如果CVS保留每一次的代碼版本，會浪費很多的空間。因此CVS使用一種比較聰明的辦法保存多個版本在一個文件中。它僅僅保留版本間的不同內容。如果很多人在同一個項目上工作，則CVS使用讓不同開發者獨立工作的方式解決了這個問題。每一個開發者的工作都在他自己的目錄內，并且CVS將在每個開發者的工作完成后進行合并工作。在Linux下，CVS的使用一般是以命令行方式。通常，CVS有兩種使用方式，一是本機方式，一是遠程執行方式。CVS的命令格式是：

cvs[cvs的選項]cvs的動作[選項]可以用cvs–Hcommand列出命令command的使用方法開始項目用CVS管理代碼，首先要創建一個“信息倉庫”。“信息倉庫”簡單來說包含一個目錄結構。它包括要管理的源代碼和用于管理源代碼的各種管理文件先設置環境變量CVSROOT，指向信息倉庫的絕對路徑，然后調用CVS的init命令：#CVSROOT=/usr/local/cvsroot;exportCVSROOT#cvsinit#ls-l$CVSROOT添加項目的文件、目錄到信息倉庫

要將需要管理的項目的文件加入到信息倉庫，并做上標志。如果從頭開始一個新的項目，就需要創建一個單獨的目錄，并把所有要使用的文件做一個有效的組織。而如果在開始使用源文件之前該目錄就已經存在，則只需進入該目錄就行了。然后，就可以輸入源文件目錄：

#cvsimport-m"CreateSourceDir"