【G++编译器和GDB调试器】用法简介

阳光穿透心脏的1/2处 2022-10-31 00:55 555阅读 0赞

## GCC编译器 ##

### 一. 编译过程 ###

1.  #### 预处理-Pre-Processing //.i文件 ####
    
        # -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理
        g++  -E  test.cpp  -o  test.i    //.i文件
2.  #### 编译-Compiling //.s 文件 ####
    
        # -S 编译选项告诉 g++ 在为 C++ 代码产生了汇编语言文件后停止编译
        g++ 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s
        g++  -S  test.i  -o   test.s
3.  #### 汇编 Assembling //.o文件 ####
    
        # -c 选项告诉 g++ 仅把源代码编译为机器语言的目标代码
        # 缺省时 g++ 建立的目标代码文件有一个 .o 的扩展名。
        g++  -c  test.s  -o  test.o
4.  #### 链接-Linking //bin文件 ####

# -o 编译选项来为将产生的可执行文件用指定的文件名
    g++  test.o  -o  test

### 二. g++重要编译参数 ###

1.  #### `-g` 编译带**调试信息**的可执行文件 ####

# -g 选项告诉 GCC 产生能被 GNU 调试器GDB使用的调试信息，以调试程序。
    # 产生带调试信息的可执行文件test
    g++ -g test.cpp

1.  #### `-O[n]` 优化源代码 ####

# 所谓优化，例如省略掉代码中从未使用过的变量、直接将常量表达式用结果值代替等等，这些操作会缩减目标文件所包含的代码量，提高最终生成的可执行文件的运行效率。
    # -O 选项告诉 g++ 对源代码进行基本优化。这些优化在大多数情况下都会使程序执行的更快。 -O2 选项告诉 g++ 产生尽可能小和尽可能快的代码。 如-O2，-O3，-On（n 常为0–3）
    # -O 同时减小代码的长度和执行时间，其效果等价于-O1
    # -O0 表示不做优化
    # -O1 为默认优化
    # -O2 除了完成-O1的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等。
    # -O3 则包括循环展开和其他一些与处理特性相关的优化工作。选项将使编译的速度比使用 -O 时慢， 但通常产生的代码执行速度会更快。 
    
    # 使用 -O2优化源代码，并输出可执行文件
    g++ -O2 test.cpp

1.  #### `-l` 和 `-L` 指定库文件 | 指定库文件路径 ####

# -l参数(小写)就是用来指定程序要链接的库，-l参数紧接着就是库名
    # 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接
    
    # 链接glog库
    g++ -lglog test.cpp
    
    # 如果库文件没放在上面三个目录里，需要使用-L参数(大写)指定库文件所在目录
    # -L参数跟着的是库文件所在的目录名
    
    # 链接mytest库，libmytest.so在/home/bing/mytestlibfolder目录下
    g++ -L/home/bing/mytestlibfolder -lmytest test.cpp

1.  #### `-I` 指定头文件搜索目录 ####

# -I 
    # /usr/include目录一般是不用指定的，gcc知道去那里找，但 是如果头文件不在/usr/icnclude里我们就要用-I参数指定了，比如头文件放在/myinclude目录里，那编译命令行就要加上-I/myinclude 参数了，如果不加你会得到一个”xxxx.h: No such file or directory”的错误。-I参数可以用相对路径，比如头文件在当前 目录，可以用-I.来指定。上面我们提到的–cflags参数就是用来生成-I参数的。
    
    g++ -I/myinclude test.cpp

1.  #### `-Wall` 打印警告信息 ####

# 打印出gcc提供的警告信息
    g++ -Wall test.cpp

1.  #### `-w` 关闭警告信息 ####

# 关闭所有警告信息
    g++ -w test.cpp

1.  #### `-std=c++11` 设置编译标准 ####

# 使用 c++11 标准编译 test.cpp
    g++ -std=c++11 test.cpp

1.  #### `-o` 指定输出文件名 ####

# 指定即将产生的文件名
    
    # 指定输出可执行文件名为test
    g++ test.cpp -o test

1.  #### `-D` 定义宏 ####

# 在使用gcc/g++编译的时候定义宏
    
    # 常用场景：
    # -DDEBUG 定义DEBUG宏，可能文件中有DEBUG宏部分的相关信息，用DDEBUG来选择开启或关闭DEBUG

示例代码：

// -Dname 定义宏name,默认定义内容为字符串“1”
    
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    { 
        #ifdef DEBUG
            printf("DEBUG LOG\n");
        #endif
            printf("in\n");
    }
    
    // 1. 在编译的时候，使用gcc -DDEBUG main.cpp
    // 2. 第七行代码可以被执行

### 三.【实战】g++命令行编译 ###

\*\*案例：\*\*最初目录结构: 2 directories, 3 files

# 最初目录结构
    .
    ├── include
    │   └── Swap.h
    ├── main.cpp
    └── src
        └── Swap.cpp
    
    92 directories, 3 files

1.  #### 直接编译 ####

*  最简单的编译，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件
    g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude // 指明头文件位置
    # 运行a.out
    ./a.out

*  增加编译参数，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件 附带一堆参数
    g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude -std=c++11 -O2 -Wall -o b.out
    # 运行 b.out
    ./b.out

1.  #### 生成库文件并编译 ####

*  链接**静态库**生成可执行文件①：

# 进入src目录下
    $cd src
    
    # 汇编，生成Swap.o文件
    g++ Swap.cpp -c -I../include
    # 生成静态库libSwap.a
    ar rs libSwap.a Swap.o
    
    ## 回到上级目录
    $cd ..
    
    # 链接，生成可执行文件:staticmain
    g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o staticmain

> 库文件名都是以**lib**开头的，静态库以\*\*.a**作为后缀，表示**Archive\*\*。`ar`命令类似于`tar`命令，起一个打包的作用，但是把目标文件打包成静态库只能用ar命令而不能用tar命令。选项`r`表示将后面的文件列表添加到文件包，如果文件包不存在就创建它，如果文件包中已有同名文件就替换成新的。`s`是专用于生成静态库的，表示为静态库创建索引，这个索引被链接器使用。

*  链接**动态库**生成可执行文件②：

# 进入src目录下
    $cd src
    
    # 生成动态库libSwap.so
    g++ Swap.cpp -I../include -fPIC -shared -o libSwap.so
    ## 上面命令等价于以下两条命令
    # gcc Swap.cpp -I../include -c -fPIC
    # gcc -shared -o libSwap.so Swap.o
    
    ## 回到上级目录
    $cd ..
    
    # 链接，生成可执行文件:sharemain
    g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o sharemain

> 将动态库和静态库放在同一目录下，默认优先调用动态链接库。

扩展阅读参考：[https://www.jianshu.com/p/fdd516337c76][https_www.jianshu.com_p_fdd516337c76]

编译完成后的目录结构  
最终目录结构：2 directories，8 files

# 最终目录结构
    .
    ├── include
    │   └── Swap.h
    ├── main.cpp
    ├── sharemain
    ├── src
    │   ├── libSwap.a
    │   ├── libSwap.so
    │   ├── Swap.cpp
    │   └── Swap.o
    └── staticmain
    
    2 directories, 8 files

运行可执行文件  
运行可执行文件①

# 运行可执行文件
    ./staticmain

运行可执行文件②

# 运行可执行文件
    LD_LIBRARY_PATH=src ./sharemain

### GDB调试器 ###

调试开始：执行`gdb [exefilename]` ，进入gdb调试程序，其中exefilename为要调试的可执行文件名

# 以下命令后括号内为命令的简化使用，比如run（r），直接输入命令 r 就代表命令run
    
    $(gdb)help(h)        # 查看命令帮助，具体命令查询在gdb中输入help + 命令 
    
    $(gdb)run(r)         # 重新开始运行文件（run-text：加载文本文件，run-bin：加载二制文件）
    
    $(gdb)start          # 单步执行，运行程序，停在第一行执行语句
    
    $(gdb)list(l)        # 查看原代码（list-n,从第n行开始查看代码。list+ 函数名：查看具函数）
    
    $(gdb)set            # 设置变量的值
    
    $(gdb)next(n)        # 单步调试（逐过程，函数直接执行）
    
    $(gdb)step(s)        # 单步调试（逐语句：跳入自定义函数内部执行）
    
    $(gdb)backtrace(bt)  # 查看函数的调用的栈帧和层级关系
    
    $(gdb)frame(f)       # 切换函数的栈帧
    
    $(gdb)info(i)        # 查看函数内部局部变量的数值
    
    $(gdb)finish         # 结束当前函数，返回到函数调用点
    
    $(gdb)continue(c)    # 继续运行
    
    $(gdb)print(p)       # 打印值及地址
    
    $(gdb)quit(q)        # 退出gdb
    
    $(gdb)break+num(b)                 # 在第num行设置断点
    
    $(gdb)info breakpoints             # 查看当前设置的所有断点
    
    $(gdb)delete breakpoints num(d)    # 删除第num个断点
    
    $(gdb)display                      # 追踪查看具体变量值
    
    $(gdb)undisplay                    # 取消追踪观察变量
    
    $(gdb)watch                        # 被设置观察点的变量发生修改时，打印显示
    
    $(gdb)i watch                      # 显示观察点
    
    $(gdb)enable breakpoints           # 启用断点
    
    $(gdb)disable breakpoints          # 禁用断点
    
    $(gdb)x                            # 查看内存x/20xw 显示20个单元，16进制，4节每单元
    
    $(gdb)run argv[1] argv[2]          # 调试时命令行传参
    
    $(gdb)set follow-fork-mode child   # Makefile项目管理：选择跟踪父子进程（fork()）

> Tips:
> 
>  *  编译程序时需要加上`-g`，之后才能用gdb进行调试：gcc -g main.c -o main
>  *  回车键：重复上一命令

[https_www.jianshu.com_p_fdd516337c76]: https://www.jianshu.com/p/fdd516337c76