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Linux系统编程实验二:gcc、gdb的使用以及Makefile文件的编写


实验二:gcc、gdb、Makefile 的使用
? 实验目的:
(一)学会使用 gcc 编译器 (二)学会 gdb 调试器的使用 (三)学会编写 Makefile

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实验要求:

(一)编写一应用程序,使用 gcc 进行编译,并分别使用-o,-g,-static,-O2 等选项 (二)编写一应用程序,使用 gdb 调试,调试中使用到该小节所介绍的所有命令 (三)实现一应用程序,该程序有两个 c 文件构成,使用 makefile 来完成对该程序的编译

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实验器材:

软件:安装了 Linux 的 vmware 虚拟机 硬件:PC 机一台

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实验步骤:

(一)gcc 编译器 1、先用 vi 编辑 hello.c 文件,内容如下:

2、gcc 指令的一般格式为:gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件] 例:使用 gcc 编译命令,编译 hello.c 生成可执行文件 hello,并运行 hello

上面的命令一步由.c 文件生成了可执行文件,将 gcc 的四个编译流程:预处理、编译、 汇编、连接一步完成,下面将介绍四个流程分别做了什么工作 3、-E 选项的作用:只进行预处理,不做其他处理。 例:只对 hello.c 文件进行预处理,生成文件 hello.i,并查看

通过查看可以看到头文件包含部分代码#include <stdio.h>经过预处理阶段之后,编译器 已将 stdio.h 的内容贴了进来。 4、-S 选项的使用 -S 选项的作用:只是编译不汇编,生成汇编代码

例:将 hello.i 文件只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码 hello.s

5、-c 选项的使用 -c 选项的作用:只是编译不连接,生成目标文件.o 例:将汇编代码 hello.s 只编译不链接成 hello.o 文件

6、将编译好的 hello.o 链接库,生成可执行文件 hello

7、-static 选项的使用 -static 选项的作用:链接静态库 例:比较 hello.c 连接动态库生成的可执行文件 hello 和链接静态库生成的可执行文件 hello1 的大小

可以看到静态链接库的可执行文件 hello1 比动态链接库的可执行文件 hello 要大的多, 他们的执行效果是一样的 8、-g 选项的使用 -g 选项的作用:在可执行程序中包含标准调试信息 例:将 hello.c 编译成包含标准调试信息的可执行文件 hello2

带有标准调试信息的可执行文件可以使用 gdb 调试器进行调试,以便找出逻辑错误 9、-O2 选项的使用 -O2 选项的作用:完成程序的优化工作 例:将 hello.c 用 O2 优化选项编译成可执行文件 hello3,和正常编译产生的可执行文件 hello 进行比较

(二)gdb 调试器 1、先用 vi 编辑文件 test.c 用于 gdb 调试器调试,内容如下 #include <stdio.h> int main(void) { int sum(int sum); int i,result=0; sum(100); for(i=1;i<=100;i++){ result+=i; } printf("The sum in main function is %d\n",result); return 0; } int sum(int num) { int i,n=0; for(i=0;i<=num;i++){ n+=i; } printf("The sum in sum function is %d\n",n); } 2、将 test.c 文件编译成包含标准调试信息的文件 test

3、启动 gdb 进行调试

可以看到 gdb 启动界面中显示了 gdb 的版本、自由软件等信息,然后进入了有”gdb”开 头的命令行界面 4、l(list)命令 l 命令用于查看文件

可以看到每行代码面前都有对应的行号,这样方便我们设置断点。 5、b(breakpoint)命令 b 用于设置断点,断点调试时调试程序的一个非常重要的手段,设置方法:在”b”命令 之后加上对应的行号,如下图

在 gdb 中可以设置多个断点。代码运行时会到断点对应的行之前暂停,上图中,代码就 会运行到第 7 行之前暂停(并没有运行第 7 行) 。 6、info 命令 info 命令用于查看断点情况,设置好断点后可以用它来查看 7 、 r ( run ) 命 令

r 命令用于运行代码,默认是从首行开始运行,也可以在 r 后面加上行号,从程序中指 定行开始运行。

可以看到程序运行到断点处就停止了 8、p(print)命令 p 命令用于查看变量的值, 在调试的时候我们经常要查看某个变量当前的值与我们逻辑 设定的值是否相同,输入 p+变量名即可

可以看到 result 在第 6 行已被赋值为零,而 i 目前还没有被赋值所以是一个随机数,在 主函数里看不到 num 的值,只有进入子函数才能看到 9、s(step)命令

s 命令用于单步运行,另外 n(next)命令也用于单步运行,他们的区别在于:如果有 函数调用的时候,s 会进入该函数而 n 不会进入该函数。

可以看到进入了 sum 子函数,这时候就能看到 num 的值为 100。 10、n(next)命令 n 命令用于单步运行,下面是 n 命令的使用:

和 s 命令的运行效果对比会发现,使用 n 命令后,程序显示函数 sum 的运行结果并向 下执行,而使用 s 命令后则会进入到 sum 函数之中单步运行 11、finish 命令 finish 命令用于运行程序,直到当前函数结束。例如我们进入了 sum 函数,使用 finish 命令的情况

当我们调试的时候如果觉得某个函数存在问题, 进入函数调试之后发现问题不在这个函 数,那么我们就可以使用 finish 命令运行程序,知道当前函数结束。 12、c 命令用于恢复程序的运行,例如我们再一个程序中设置了两个断点,而觉得问题不会 再这两个断点之间的代码上, 那么我们局可以在查看完第一个断点的变量及堆栈情况后, 使 用 c 命令恢复程序的正常运行,代码就会停在 dier 个断点处

13、q(quit)命令 q 命令用于退出 gdb 调试器

(三)Makefile 文件的编写 1、先用 vi 编辑一个简单的 c 程序,由两个文件组成 文件 fun.c 内容 #include "fun.h" int max_fun(int x,int y) { if(x>=y) return x; else return y; } 文件 main.c 内容 #include "fun.h" int main(void) { int a,b; printf("Please enter the number a and b\n"); scanf("%d%d",&a,&b); int max=0; max=max_fun(a,b); printf("The max number is %d\n",max); return 0; } 文件 fun.h 内容 #include <stdio.h> extern int max_fun(int x,int y); 2、使用 gcc 编译命令直接编译出可执行文件 main,并运行查看结果 .

3、用 vi 编辑 makefile,内容如下所示 main:main.o fun.o gcc main.o fun.o -o main main.o:main.c fun.h gcc -c main.c -o main.o fun.o:fun.c fun.h gcc -c fun.c -o fun.o clean: rm -f main *.o 4、退出并保存,在 shell 中键入 make,查看并运行产生的可执行文件 main

5、用 vi 打开 makefile 进行改写,用变量进行替换,经变量替换后的 makefile 如下 OBJS=main.o fun.o CC=gcc CFLAGS=-c main:$(OBJS) $(CC) $(OBJS) -o main main.o:main.c fun.h $(CC) $(CFLAGS) main.c -o main.o fun.o:fun.c fun.h $(CC) $(CFLAGS) fun.c -o fun.o clean:

rm -f main *.o 退出保存后,在 shell 中执行 make 和 make clean 命令的效果和前面第 4 步是一样的 6、改写 makefile,使用自动变量,改写后的情况如下 OBJS=main.o fun.o CC=gcc CFLAGS=-c main:$(OBJS) $(CC) $(OBJS) -o $@ main.o:main.c fun.h $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@ fun.o:fun.c fun.h $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@ clean: rm -f main *.o 退出保存后,在 shell 中执行 make 和 make clean 命令的效果和前面一样

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上机报告要求:

1、总结选项-o,-E,-S,-c,-static,-g 的功能作用。 -o 指定目标文件名称 -E 选项的作用:只进行预处理,不做其他处理。 -S 选项的作用:只是编译不汇编,生成汇编代码 -c 选项的作用:只是编译不连接,生成目标文件.o -static 选项的作用:链接静态库 -g 选项的作用:在可执行程序中包含标准调试信息 2、启动 gdb 的方式有几种?分别如何启动? 1)gdb +调试程序名 2)gdb file 调试程序名 3、总结 gdb 中 step 命令与 next 命令的区别?finish 命令与 quit 命令的区别? s 命令用于单步运行,另外 n(next)命令也用于单步运行,他们的区别在于:如果有 函数调用的时候,s 会进入该函数而 n 不会进入该函数。 finish 命令用于运行程序,直到当前函数结束。q 命令用于退出 gdb 调试器

4、编写 makefile 文件的三大构成要素是什么?分析第三个步骤的 makefile,指出这三大要 素分别对应的具体代码? 目标 :依赖 命令 main:main.o fun.o (Tab)gcc main.o fun.o -o main main.o:main.c fun.h (Tab)gcc -c main.c -o main.o fun.o:fun.c fun.h (Tab)gcc -c fun.c -o fun.o

clean: (Tab)rm -f main *.o


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