Linux 编程环境

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GCC

GCC（GNU Compiler Collection）是一套以 GPL 和 LGPL 许可证发布的程序语言编译器自由软件，由 Richard Stallman 于 1985 年开始开发。

GCC 原名为 GNU C语言编译器，因为它原本只能处理 C 语言，但如今的 GCC ，不仅可以编译 C、C++ 和 Objective-C，还可以通过不同的前端模块支持各种语言，包括 Java、Fortran、Ada、Pascal、Go 和 D 语言等等。

GCC支持多种硬件开发平台，还能进行跨平台交叉编译。此外，GCC是按模块化设计的，可以加入新语言和新CPU架构的支持。

• gcc（GUN C Compiler）是GCC中的c编译器
• g++（GUN C++ Compiler）是GCC中的c++编译器。

gcc和g++两者都可以编译c和cpp文件，但存在差异。gcc在编译cpp时语法按照c来编译但默认不能链接到c++的库（gcc默认链接c库，g++默认链接c++库）。g++编译.c和.cpp文件都统一按cpp的语法规则来编译。所以一般编译c用gcc，编译c++用g++。

GCC 编译器是 Linux 下默认的 C/C++ 编译器，大部分 Linux 发行版中都是默认安装的。若需要安装，在终端中执行以下命令安装。

sudo apt install build-essential	# 安装
gcc --version						# 查看版本

也可以安装其他组件
sudo apt install g++
sudo apt install gfortran

gcc hello.c -o hello 		# 编译生成 hello 可执行文件
./hello						# 运行可执行文件	

上述命令实际上是多个步骤的结合，依次为：
gcc hello.c -E -o hello.i	# 预处理(Pre-Processing)，生成预编译文件 .i
gcc hello.i -S -o hello.s	# 编译(Compiling)，生成汇编文件 .s
gcc hello.s -c -o hello.o	# 汇编(Assembling)，生成目标文件（二进制文件）.o
gcc hello.c -o -o hello.out	# 链接(Linking),生成可执行程序 .exe / .out

GCC 参数详解

gcc编译器版本切换

gcc -v 	# 查看版本
g++ -v 	# 查看版本
sudo apt-get install gcc-12 	# 安装
sudo apt-get install g++-12 	# 安装
ls /usr/bin/gcc*				# 查看当前系统中编译器版本
ls /usr/bin/g++*

# 设置编译器的优先级
sudo udate-alternatives --install usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-12 100
sudo udate-alternatives --install usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-11 100
sudo udate-alternatives --install usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-12 100
sudo udate-alternatives --install usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-11 100

# 切换编译器的版本
sudo update-alternatives --config gcc
# 示例如下
root@ubuntu:~# sudo update-alternatives --config gcc
There are 2 choices for the alternative gcc (providing /usr/bin/gcc).

  Selection    Path             Priority   Status
------------------------------------------------------------
  0            /usr/bin/gcc-11   100       auto mode
* 1            /usr/bin/gcc-11   100       manual mode
  2            /usr/bin/gcc-12   100       manual mode
Press <enter> to keep the current choice[*], or type selection number: 2
update-alternatives: using /usr/bin/gcc-12 to provide /usr/bin/gcc (gcc) in manual mode
root@ubuntu:~# gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12/lto-wrapper

# 切换编译器的版本
sudo update-alternatives --config g++

GDB

GDB，全称GNU调试器（GNU Debugger），是一个强大的Unix系统下的源代码级调试工具。它可以帮助程序员查看程序在执行过程中的内部状态，从而更好地理解程序的运行机制。GDB主要用于调试C和C++语言编写的程序。它的存在，使得我们能够更深入地了解程序的运行过程，找出并修复程序中的错误。

• 准备这样一份 hello.c

#include<stdio.h>
void swap(int a, int b) {
    int t = a;
    a = b;
    b = t;
    printf(" swap : a = %d, b = %d \n", a, b);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    int a = 10, b = 20;
    printf("start : a = %d, b = %d \n", a, b);
    swap(a, b);
    printf("  end : a = %d, b = %d \n", a, b);
    return 0;
}

sudo apt-get install gdb 	# 安装 gdb
gdb -v 						# 查看版本

gcc hello.c -g -o hello	 	# 生成可调式的可执行文件
gdb hello	# 执行调试，进入调试界面
list 1 		# 从第 1 行开始查看调试文件
list		# 继续查看 
break [line] 	# 设置断点，还有其他方式
info break [n] 	# 长查看断点 [n] 为断点号
r				# 运行代码
p + var			# 查看当前 变量 var 的值
continue		# 恢复程序运行
step / next [count]	# 单步执行，count条指令
quit			# 退出gdb模式
kill			#停止程序执行

【Linux】GDB保姆级调试指南（什么是GDB？GDB如何使用？

Make

make是linux中的自动化构建工具，一般来说系统会自带make，如果没有，安装即可。

sudo apt install make 	# Debian系安装make

make是个命令，也是个可执行程序，用来解析Makefile 文件的命令，这个命令存放在/usr/bin/目录下。

Makefile 是描述程序的编译规则的文本文件，执行 make 命令的时候，make 命令会在当前目录下寻找 Makefile 文件，根据Makefile文件里的规则，编译程序。

Makefile的编写语法规则

 目标：依赖文件列表
        命令列表

• 目标：要产生的文件名称，目标可以是可执行文件或其他object文件
• 依赖文件列表：由多个依赖文件组成，每个依赖文件是用来输入而产生目标的文件，一个目标通常有0个或多个依赖文件
• 命令列表：由0个或多个命令组成，代表 make 执行的动作，注意一个规则可以包含多个命令，存在多个命令时，每个命令占一行

Makefile文件内容举例：

• 使用 vim Makefile，并输入以下信息

hello:hello.o
    gcc -o hello hello.c
clean:
    rm hello 
    @rm *.o

hello 可执行文件的生成需要依赖 hello.o 文件，通过 gcc -o hello hello.c 生成相应文件。

clean 是清空命令，可以用来删除相应的信息。

@ 符号的使用可以取消回显。

root@ubuntu:~$ ls
hello.c  Makefile
root@ubuntu:~$ cat Makefile 
hello:hello.o
        gcc -o hello hello.c
clean:
        rm hello
        @rm *.o
root@ubuntu:~$ make		# 利用make自动构建项目
cc    -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.c
root@ubuntu:~$ ls
hello  hello.c  hello.o  Makefile
root@ubuntu:~$ ./hello
Hello World
root@ubuntu:~$ make clean  # 项目清理
rm hello
root@ubuntu:~$ ls
hello.c  Makefile
root@ubuntu:~$ 

---

多个源文件的项目构建样例

• main.c

#include<stdio.h>
#include "func.h"

int main(int argc, char* argv[]){
        func();
        return 0;
}

• func.c

#include<stdio.h>

void func(){
        puts("Hello World");
}

• func.h

#ifndef _FUNC_H
#define FUNC_H

void func();

#endif

• Makefile

main : main.o func.o                    # 目标：依赖
        gcc main.o func.o -o main       # 指定依赖如何生成目标
main.o : main.c
        gcc -c main.c -o main.o         # .o文件依赖于.c文件
func.o : func.c
        gcc -c func.c -o func.o
.PHONY:clean    # 伪目标，避免出现符号clean与文件clean重名的情况
clean:
        rm *.o main

• 执行

make		# 执行编译
make clean	# 清除处理，删除目标文件

• Makefile 使用自动变量进行替换

main : main.o func.o
        gcc $^ -o $@
main.o : main.c
        gcc -c $< -o $@
func.o : func.c
        gcc -c $< -o $@
.PHONY:clean
clean:
        rm *.o main

• Makefile 自定义变量

CC = gcc
OBJS = main.o func.o
CFLAGS = -Wall -O2 -g
OBJ = main      # 定义变量（无类型），并赋值

$(OBJ) : $(OBJS)
        $(CC) $^ -o $@
#$(OBJ).o : $(OBJS).c
#        $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
#func.o : func.c
#        $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
.PHONY:clean
clean:
        rm -f *.o $(OBJ)

Makefile 的规则

1. 编译C程序的隐含规则：.o 的依赖自动推导为 .c
2. 链接目标文件的隐含规则： 可执行文件的依赖自动推导为 .o

CC = gcc
OBJS = main.o func.o
CFLAGS = -Wall -O2 -g
OBJ = main      # 定义变量（无类型），并赋值

$(OBJ) : $(OBJS)

.PHONY:clean
clean:
        rm -f *.o $(OBJ)

3. VPATH 的使用
   如果在当前目录没有找到对应的文件，会到 PATH 指定的目录下寻找。

CC = gcc
OBJS = main.o func.o
CFLAGS = -Wall -O2 -g
OBJ = main
VPATH = ./test ./func

$(OBJ) : $(OBJS)

.PHONY:clean
clean:
        rm -f *.o $(OBJ)