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【Linux】--make/makefile--gcc/g++/gdb

2023-11-19

make/makefile

概念

make是Linux下的一条指令，而Makefile是一个文件，可以简单理解为make就是执行Makefile里面写的目的。

会不会去写Makefile可以侧面的看出一个人是否具备完成大型工程的能力

假设现有一个工程里面有上千上万个源文件，那么就可以使用Makefile定义一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件后编译。当我们写好Makefile后，只需要一个make命令就可以让整个工程完全自动编译，极大地提高了效率

也就是说，make是一个解释Makefile中指令的命令工具，两者搭配使用就可以完成项目自动化构建

Makefile

那么Makefile应该怎么样去写呢，那就得先了解一下Makefile的原理了。

在Makefile里面我们需要去定义一个方法时，就得考虑到两个因素，依赖关系、依赖方法。举例：当我们编写好一个源文件时，我们需要对它进行编译生成可执行文件，那么可以把这个可执行文件看做是目标文件，想要生成它就得依赖我们写好的源文件，那么我们就可以把源文件看做是依赖文件。那有了源文件后，我们需要通过编译工具编译的方法才能生成可执行文件，那这个方法我们就可以看做是依赖方法。
在这里插入图片描述

首先我写好了一个.c源文件，并且创建了一个makefile文件，按照之前学的，这是我们可以用gcc直接去编译生成可执行文件，但是如果每一次都去写gcc的指令就会很麻烦，因此我们可以考虑将这条指令放进makefile里面，我们只需要执行一下make指令就可以自动调用了。

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编写的格式就跟上面所讲，需要有依赖关系、依赖方法。目标文件的后面必须要有跟上一个冒号，并且依赖方法另起一行必须以Tab键开头，不能是几个空格

当我们写好之后，make一下看看效果

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可以看到当我们make一下后，系统会自动执行在makefile里面的指令，生成一个可执行文件。但是现在当我们再make一下，还会再次执行吗？

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报错了，这是为什么呢？

make指令这点就带来了好处，当我们的源文件没有被修改时并且可执行文件已经生成时，make就会禁止你的再一次编译，那么问题来了make怎么知道源文件有没有被修改呢，这就得说到文件的属性了。

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当我们去查看文件的属性时会发现，文件都会有三个时间属性，那么这三个分别代表什么呢

  1. Access：文件最近一次被访问的时间
  2. Modify：文件最后一次被修改的时间
  3. Change：文件的状态被修改的时间

当我们的源文件没有被修改时并且可执行文件已经生成时，此时我们在make一下，make会去比较源文件和已有的可执行文件的被修改时间，如果可执行文件的比源文件的要晚，那么make不再执行编译指令，反之同理

那如果我就想让它执行呢，这时候就引入了一个makefile中的一个关键字：.PHONY（伪目标，该目标总是被执行）

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可以看到此时，该条指令就可以无限执行了。

make

make是如何工作的呢

  1. make首先会在当前目录下找“makefile”或“Makefile”的文件
  2. 找到之后，它会找文件中的第一个目标文件，并把该依赖方法执行生成最终的目标文件
  3. 假设现在目标文件为hello，依赖文件为hello.o，但是此时目录下没有hello.o文件，那么make就会继续往下找以hello.o为目标文件的依赖关系，以此类推。
  4. 也就是说make会一层一层的去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件
  5. 如果最后被依赖的文件找不到，那么make会直接退出并报错

gcc/g++/gdb

gcc/g++

众所周知，当我们使用C/C++语言写好代码后，我们的先让源文件经过预处理，编译，汇编，链接几个步骤后才会生成一个二进制机器语言，这样计算机才能看得懂并且执行。那么在Windows下我们可以利用集成开发软件去帮我们完成这几个步骤，同理在Linux下我们就需要借用gcc/g++工具来帮我们完成。

预处理

预处理的主要功能包括宏定义，文件包含，条件编译，去注释等操作。

我们在编写代码时包含的头文件就会在这个步骤进行展开，宏定义会进行替换，我们写的注释也会在这个步骤去除

在Linux中该步骤生成的文件一般以.i为后缀，我们可以通过命令去完成这个步骤，需要用到-E选项

gcc -E main.c -o main.i

编译

这个步骤，首先gcc/g++会检查代码是否有错误，以及确定代码的实际要做的工作，如果一切正常无误后，gcc/g++就会把代码翻译成汇编语言

在Linux中该步骤生成的文件一般以.s为后缀，我们可以通过命令去完成这个步骤，需要用到-S选项

gcc -S main.c -o main.s

汇编

汇编阶段就是把生成的.s文件转为目标文件也就是生成机器可以识别的二进制语言

在Linux中该步骤生成的文件一般以.o为后缀，我们可以通过命令去完成这个步骤，需要用到-c选项

gcc -c main.c -o main.o

链接

这个阶段，目标文件会和系统库进行连接生成一个可执行程序

Linux中库的命名：去掉前缀lib，去掉后缀.so，剩下的就是库的名称

静态链接

这个链接方式下，代码会将静态链接库拷贝一份到最终的可执行程序中，这样虽然提高了效率但是会是可执行程序的空间变得很大，不利于大型项目

在linux下想要生成静态链接就要在后面加上 -static选项，并且要确保已经安装了C/C++的静态库

sudo yum install glibc-static//安装C静态库
sudo yum install libstdc++-static//安装c++静态库

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动态链接

这个链接方式下，在可执行程序执行的时候，会将动态链接库映射到一块虚拟空间中，然后根据需要再去找对应的函数代码，这样可以极大地缩小可执行程序的空间。

Linux下默认的链接方式是动态链接,依赖的动态库一般为.so为后缀

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对比上面的静态链接明显大小小很多

选项操作

  1. -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
  2. -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
  3. -c 编译到目标代码
  4. -o 重命名可执行文件
  5. -static 此选项对生成的文件采用静态链接
  6. -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息

gdb

在平时Windows下我们使用想vs2019这样的话编译器时都会有一个调试的功能，让我们发现代码的错误之处。

同理在Linux下也有，这个调试工具就叫gdb，首先我们要安装一下gdb

sudo yum install gdb

安装好之后当我们直接运行gdb调试我们的可执行代码时会发现出问题了

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因为程序会分为两个版本，一个是Debug版，一个是Release版

在debug模式下我们才可以对代码进行调试，但是Linux默认的模式是release，所以在生成可执行文件时需要加上-g选项，让它生成的可执行程序是debug模式才可以进行调试

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自此我们才算是正式进入到了gdb中

那么对于gdb而言也有属于自己的指令

  1. list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
  2. list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
  3. r或run：运行程序。
  4. n 或 next：单条执行。
  5. s或step：进入函数调用
  6. break(b) 行号：在某一行设置断点
  7. break 函数名：在某个函数开头设置断点
  8. info break ：查看断点信息。
  9. finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
  10. print§：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
  11. p 变量：打印变量值。
  12. set var：修改变量的值
  13. continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
  14. delete breakpoints：删除所有断点
  15. delete breakpoints n：删除序号为n的断点
  16. disable breakpoints：禁用断点
  17. enable breakpoints：启用断点
  18. info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
  19. display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
  20. undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
  21. until X行号：跳至X行
  22. breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
  23. info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
  24. quit：退出gdb

接下来我们一个一个看

首先显示我们的代码，需要用到l指令

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该指令后面也可以加上行号或者函数名，显示指定内容

接下来我们需要为程序设置一个断点，如果不设置直接执行程序就会跑完，这是要用到b + 行号指令，设置好之后我们可以通过info b查看我们已经设置好的断点

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还可以通过d + 序号删除对应的断点，注意这里的序号不是行号，而是我们设置好断点后每个断点通过info b查看之后每个断点对应的序号

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设置好断点后此时我们就可以运行起来了，输入r运行程序（对应VS2019F5），如果执行到某行，该行有函数我们想进入函数调试就需要输入s（对应vs2019的F11），不想进入函数就输入n（对应vs2019F10）

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那么现在如果我进入到函数里面了，但是函数里有千次的循环怎么直接执行完函数退出呢，需要输入finish

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那么当我们进入到一个函数时，我们查看函数的变量值和变量的地址，这时候需要输入p + 变量名或p + &变量名

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如果想每次执行完一条语句就显示出想查看的变量值，就需要用display + 变量名，不想看了想删除掉就使用undisplay + 变量名

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剩下的一些可以自己去探索了，在上面所讲的都是一些比较常用的。

总结

学习到这里已经是可以再Linux下进行代码编写了

接下来就得学习一些系统底层的知识了

每天进步一点淡

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Linux

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