c编译器剖析（请问linux下，gcc编译程序的过程（从读取源文件到制作可执行程序中间所有过程，越详细越好））

Linux的发行版中包含了很多软件开发工具. 它们中的很多是用于 C 和 C++应用程序开发的.GNU C 编译器用 gdb 来调试GCC应用程序你也能看到随 Linux 发行的其他有用的 C 编程工具. 这些工具包括源程序美化程序(pretty print programs), 附加的调试工具, 函数原型自动生成工具(automatic function prototypers).GNU C 编译器随 Slackware Linux 发行的 GNU C 编译器(GCC)是一个全功能的 ANSI C 兼容编译器. 如果你熟悉其他操作系统或硬件平台上的一种 C 编译器, 你将能很快地掌握 GCC.使用 GCC通常后跟一些选项和文件名来使用 GCC 编译器. gcc 命令的基本用法如下:gcc命令行选项指定的操作将在命令行上每个给出的文件上执行. 下一小节将叙述一些你会最常用到的选项.GCC 选项GCC 有超过100个的编译选项可用. 这些选项中的许多你可能永远都不会用到,但一些主要的选项将会频繁用到. 很多的 GCC 选项包括一个以上的字符. 因此你必须为每个选项指定各自的连字符, 并且就象大多数 Linux 命令一样你不能在一个单独的连字符后跟一组选项. 例如, 下面的两个命令是不同的:gcc -p -g test.cgcc -pg test.c第一条命令告诉 GCC 编译 test.c 时为 prof 命令建立剖析(profile)信息并且把调试信息加入到可执行的文件里. 第二条命令只告诉 GCC 为 gprof 命令建立剖析信息.当你不用任何选项编译一个程序时, GCC 将会建立(假定编译成功)一个名为a.out 的可执行文件. 例如, 下面的命令将在当前目录下产生一个叫 a.out 的文件:gcc test.c你能用 -o 编译选项来为将产生的可执行文件指定一个文件名来代替 a.out.例如, 将一个叫 count.c 的 C 程序编译为名叫 count 的可执行文件, 你将输入下面的命令:gcc -o count count.c--------------------------------------------------------------------------------注意: 当你使用 -o 选项时, -o 后面必须跟一个文件名.--------------------------------------------------------------------------------GCC 同样有指定编译器处理多少的编译选项. -c 选项告诉 GCC 仅把源代码编译为目标代码而跳过汇编和连接的步骤. 这个选项使用的非常频繁因为它使得编译多个 C 程序时速度更快并且更易于管理. 缺省时 GCC 建立的目标代码文件有一个.o 的扩展名.-S 编译选项告诉 GCC 在为 C 代码产生了汇编语言文件后停止编译. GCC 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s . -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理. 当这个选项被使用时, 预处理器的输出被送到标准输出而不是储存在文件里。优 化 选 项当你用 GCC 编译 C 代码时, 它会试着用最少的时间完成编译并且使编译后的代码易于调试. 易于调试意味着编译后的代码与源代码有同样的执行次序, 编译后的代码没有经过优化. 有很多选项可用于告诉 GCC 在耗费更多编译时间和牺牲易调试性的基础上产生更小更快的可执行文件. 这些选项中最典型的是-O 和 -O2 选项.-O 选项告诉 GCC 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 GCC 产生尽可能小和尽可能快的代码. -O2 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.除了 -O 和 -O2 优化选项外, 还有一些低级选项用于产生更快的代码. 这些选项非常的特殊, 而且最好只有当你完全理解这些选项将会对编译后的代码产生什么样的效果时再去使用. 这些选项的详细描述, 请参考 GCC 的指南页, 在命令行上键入 man gcc .调试和剖析选项GCC 支持数种调试和剖析选项. 在这些选项里你会最常用到的是 -g 和 -pg选项.-g 选项告诉 GCC 产生能被 GNU 调试器使用的调试信息以便调试你的程序.GCC 提供了一个很多其他 C 编译器里没有的特性, 在 GCC 里你能使 -g 和 -O (产生优化代码)联用. 这一点非常有用因为你能在与最终产品尽可能相近的情况下调试你的代码. 在你同时使用这两个选项时你必须清楚你所写的某些代码已经在优化时被 GCC 作了改动. 关于调试 C 程序的更多信息请看下一节“用 gdb 调试 C程序“ .-pg 选项告诉 GCC 在你的程序里加入额外的代码, 执行时, 产生 gprof 用的剖析信息以显示你的程序的耗时情况. 关于 gprof 的更多信息请参考 “gprof“ 一节.用 gdb 调试 GCC 程序Linux 包含了一个叫 gdb 的 GNU 调试程序. gdb 是一个用来调试 C 和C++ 程序的强力调试器. 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况. 以下是 gdb 所提供的一些功能:它使你能监视你程序中变量的值.它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行.它使你能一行行的执行你的代码.在命令行上键入 gdb 并按回车键就可以运行 gdb 了, 如果一切正常的话,gdb 将被启动并且你将在屏幕上看到类似的内容:GDB is free software and you are welcome to distribute copies of itunder certain conditions; type “show copying“ to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB; type “show warranty“ fordetails.GDB 4.14 (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Software Foundation,Inc.(gdb)当你启动 gdb 后, 你能在命令行上指定很多的选项. 你也可以以下面的方式来运行 gdb :gdb 《fname》当你用这种方式运行 gdb , 你能直接指定想要调试的程序. 这将告诉gdb 装入名为 fname 的可执行文件. 你也可以用 gdb 去检查一个因程序异常终止而产生的 core 文件, 或者与一个正在运行的程序相连. 你可以参考 gdb 指南页或在命令行上键入 gdb -h 得到一个有关这些选项的说明的简单列表.为调试编译代码(Compiling Code for Debugging)为了使 gdb 正常工作, 你必须使你的程序在编译时包含调试信息. 调试信息包含你程序里的每个变量的类型和在可执行文件里的地址映射以及源代码的行号.gdb 利用这些信息使源代码和机器码相关联.在编译时用 -g 选项打开调试选项.gdb 基本命令gdb 支持很多的命令使你能实现不同的功能. 这些命令从简单的文件装入到允许你检查所调用的堆栈内容的复杂命令, 表27.1列出了你在用 gdb 调试时会用到的一些命令. 想了解 gdb 的详细使用请参考 gdb 的指南页.表 27.1. 基本 gdb 命令.命 令 描 述file 装入想要调试的可执行文件.kill 终止正在调试的程序.list 列出产生执行文件的源代码的一部分.next 执行一行源代码但不进入函数内部.step 执行一行源代码而且进入函数内部.run 执行当前被调试的程序quit 终止 gdbwatch 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变.break 在代码里设置断点, 这将使程序执行到这里时被挂起.make 使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件.shell 使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令.gdb 支持很多与 UNIX shell 程序一样的命令特征. 你能象在 bash 或tcsh里那样按 Tab 键让 gdb 帮你补齐一个唯一的命令, 如果不唯一的话 gdb 会列出所有匹配的命令. 你也能用光标键上下翻动历史命令.gdb 应用举例本节用一个实例教你一步步的用 gdb 调试程序. 被调试的程序相当的简单,但它展示了 gdb 的典型应用.下面列出了将被调试的程序. 这个程序被称为 greeting , 它显示一个简单的问候, 再用反序将它列出.#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}void my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}void my_print2 (char *string){char *string2;int size, i;size = strlen (string);string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}用下面的命令编译它:gcc -o test test.c这个程序执行时显示如下结果:The string is hello thereThe string printed backward is输出的第一行是正确的, 但第二行打印出的东西并不是我们所期望的. 我们所设想的输出应该是:The string printed backward is ereht olleh由于某些原因, my_print2 函数没有正常工作. 让我们用 gdb 看看问题究竟出在哪儿, 先键入如下命令:gdb greeting--------------------------------------------------------------------------------注意: 记得在编译 greeting 程序时把调试选项打开.--------------------------------------------------------------------------------如果你在输入命令时忘了把要调试的程序作为参数传给 gdb , 你可以在gdb 提示符下用 file 命令来载入它:

(gdb) file greeting这个命令将载入 greeting 可执行文件就象你在 gdb 命令行里装入它一样.这时你能用 gdb 的 run 命令来运行 greeting 了. 当它在 gdb 里被运行后结果大约会象这样:(gdb) runStarting program: /root/greetingThe string is hello thereThe string printed backward isProgram exited with code 041这个输出和在 gdb 外面运行的结果一样. 问题是, 为什么反序打印没有工作?为了找出症结所在, 我们可以在 my_print2 函数的 for 语句后设一个断点, 具体的做法是在 gdb 提示符下键入 list 命令三次, 列出源代码:(gdb) list(gdb) list(gdb) list技巧: 在 gdb 提示符下按回车健将重复上一个命令.------------------------------------------------------------------------第一次键入 list 命令的输出如下:1 #include 《stdio.h》23 main ()4 {5 char my_string = “hello there“;67 my_print (my_string);8 my_print2 (my_string);

9 }10如果按下回车, gdb 将再执行一次 list 命令, 给出下列输出:11 my_print (char *string)12 {13 printf (“The string is %s\n“, string);14 }1516 my_print2 (char *string)17 {18 char *string2;19 int size, i;20 再按一次回车将列出 greeting 程序的剩余部分:21 size = strlen (string);22 string2 = (char *) malloc (size + 1);23 for (i = 0; i 《 size; i++)24 string2;25 string2 = `\0’26 printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);27 }根据列出的源程序, 你能看到要设断点的地方在第24行, 在 gdb 命令行提示符下键入如下命令设置断点:(gdb) break 24gdb 将作出如下的响应:Breakpoint 1 at 0x139: file greeting.c, line 24(gdb)现在再键入 run 命令, 将产生如下的输出:Starting program: /root/greetingThe string is hello thereBreakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 “hello there“) at greeting.c:2424 string2你能通过设置一个观察 string2 变量的值的观察点来看出错误是怎样产生的, 做法是键入:(gdb) watch string2gdb 将作出如下回应:Watchpoint 2: string2现在可以用 next 命令来一步步的执行 for 循环了:(gdb) next经过第一次循环后, gdb 告诉我们 string2 的值是 `h`. gdb 用如下的显示来告诉你这个信息:Watchpoint 2, string2Old value = 0 `\000’New value = 104 `h’my_print2(string = 0xbfffdc4 “hello there“) at greeting.c:2323 for (i=0; i《size; i++)这个值正是期望的. 后来的数次循环的结果都是正确的. 当 i=10 时, 表达式string2 的值等于 `e`, size - i 的值等于 1, 最后一个字符已经拷到新串里了.如果你再把循环执行下去, 你会看到已经没有值分配给 string2 了, 而它是新串的第一个字符, 因为 malloc 函数在分配内存时把它们初始化为空(null)字符. 所以 string2 的第一个字符是空字符. 这解释了为什么在打印string2 时没有任何输出了.现在找出了问题出在哪里, 修正这个错误是很容易的. 你得把代码里写入string2 的第一个字符的的偏移量改为 size - 1 而不是 size. 这是因为string2 的大小为 12, 但起始偏移量是 0, 串内的字符从偏移量 0 到 偏移量10, 偏移量 11 为空字符保留.为了使代码正常工作有很多种修改办法. 一种是另设一个比串的实际大小小 1的变量. 这是这种解决办法的代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}另外的 C 编程工具Slackware Linux 的发行版中还包括一些我们尚未提到的 C 开发工具. 本节将介绍这些工具和它们的典型用法.xxgdbxxgdb 是 gdb 的一个基于 X Window 系统的图形界面. xxgdb 包括了命令行版的 gdb 上的所有特性. xxgdb 使你能通过按按钮来执行常用的命令. 设置了断点的地方也用图形来显示.你能在一个 Xterm 窗口里键入下面的命令来运行它:xxgdb你能用 gdb 里任何有效的命令行选项来初始化 xxgdb . 此外 xxgdb 也有一些特有的命令行选项, 表 27.2 列出了这些选项.表 27.2. xxgdb 命令行选项.选 项 描 述db_name 指定所用调试器的名字, 缺省是 gdb.db_prompt 指定调试器提示符, 缺省为 gdb.gdbinit 指定初始化 gdb 的命令文件的文件名, 缺省为 .gdbinit.nx 告诉 xxgdb 不执行 .gdbinit 文件.bigicon 使用大图标.calls你可以在 sunsite.unc.edu FTP 站点用下面的路径:/pub/Linux/devel/lang/c/calls.tar.Z来取得 calls , 一些旧版本的 Linux CD-ROM 发行版里也附带有. 因为它是一个有用的工具, 我们在这里也介绍一下. 如果你觉得有用的话, 从 BBS, FTP,或另一张CD-ROM 上弄一个拷贝. calls 调用 GCC 的预处理器来处理给出的源程序文件, 然后输出这些文件的里的函数调用树图.------------------------------------------------------------------------注意: 在你的系统上安装 calls , 以超级用户身份登录后执行下面的步骤: 1. 解压和 untar 文件. 2. cd 进入 calls untar 后建立的子目录. 3. 把名叫calls 的文件移动到 /usr/bin 目录. 4. 把名叫 calls.1 的文件移动到目录/usr/man/man1 . 5. 删除 /tmp/calls 目录. 这些步骤将把 calls 程序和它的指南页安装载你的系统上.------------------------------------------------------------------------当 calls 打印出调用跟踪结果时, 它在函数后面用中括号给出了函数所在文件的文件名:main如果函数并不是向 calls 给出的文件里的, calls 不知道所调用的函数来自哪里, 则只显示函数的名字:printfcalls 不对递归和静态函数输出. 递归函数显示成下面的样子:fact 《《《 recursive in factorial.c 》》》静态函数象这样显示:total作为一个例子, 假设用 calls 处理下面的程序:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}将产生如下的输出:1 main2 my_print3 printf4 my_print25 strlen6 malloc7 printfcalls 有很多命令行选项来设置不同的输出格式, 有关这些选项的更多信息请参考calls 的指南页. 方法是在命令行上键入 calls -h .cprotocproto 读入 C 源程序文件并自动为每个函数产生原型申明. 用 cproto 可以在写程序时为你节省大量用来定义函数原型的时间.如果你让 cproto 处理下面的代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string);}my_print (char *string){

printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}你将得到下面的输出:/* test.c */int main(void);int my_print(char *string);int my_print2(char *string);这个输出可以重定向到一个定义函数原型的包含文件里.indentindent 实用程序是 Linux 里包含的另一个编程实用工具. 这个工具简单的说就为你的代码产生美观的缩进的格式. indent 也有很多选项来指定如何格式化你的源代码.这些选项的更多信息请看indent 的指南页, 在命令行上键入 indent -h下面的例子是 indent 的缺省输出:运行 indent 以前的 C 代码:#include 《stdio.h》main () {char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string); }my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string) {char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}运行 indent 后的 C 代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}indent 并不改变代码的实质内容, 而只是改变代码的外观. 使它变得更可读, 这永远是一件好事.gprofgprof 是安装在你的 Linux 系统的 /usr/bin 目录下的一个程序. 它使你能剖析你的程序从而知道程序的哪一个部分在执行时最费时间.gprof 将告诉你程序里每个函数被调用的次数和每个函数执行时所占时间的百分比. 你如果想提高你的程序性能的话这些信息非常有用.为了在你的程序上使用 gprof, 你必须在编译程序时加上 -pg 选项. 这将使程序在每次执行时产生一个叫 gmon.out 的文件. gprof 用这个文件产生剖析信息在你运行了你的程序并产生了 gmon.out 文件后你能用下面的命令获得剖析信息:gprof 《program_name》参数 program_name 是产生 gmon.out 文件的程序的名字.

------------------------------------------------------------------------技巧: gprof 产生的剖析数据很大, 如果你想检查这些数据的话最好把输出重定向到一个文件里.------------------------------------------------------------------------f2c 和 p2cf2c 和 p2c 是两个源代码转换程序. f2c 把 FORTRAN 代码转换为 C 代码,p2c 把 Pascal 代码转换为 C 代码. 当你安装 GCC 时这两个程序都会被安装上去.如果你有一些用 FORTRAN 或 Pascal 写的代码要用 C 重写的话, f2c 和 p2c对你非常有用. 这两个程序产生的 C 代码一般不用修改就直接能被 GCC 编译.如果要转换的 FORTRAN 或 Pascal 程序比较小的话可以直接使用 f2c 或 p2c不用加任何选项. 如果要转换的程序比较庞大, 包含很多文件的话你可能要用到一些命令行选项.在一个 FORTRAN 程序上使用 f2c , 输入下面的命令:f2c my_fortranprog.f------------------------------------------------------------------------注意: f2c 要求被转换的程序的扩展名为 .f 或 a .F .------------------------------------------------------------------------要把一个Pascal 程序装换为 C 程序, 输入下面的命令:p2c my_pascalprogram.pas这两个程序产生的 C 源代码的文件名都和原来的文件名相同, 但扩展名由 .f或 .pas 变为 .c.=================================================================如果你是做工程，还是要懂make，建议你研究一下make=================================================================

C 是一种在 UNIX 操作系统的早期就被广泛使用的通用编程语言. 它最早是由贝尔实验室的 Dennis Ritchie 为了 UNIX 的辅助开发而写的, 开始时 UNIX 是用汇编语言和一种叫 B 的语言编写的. 从那时候起, C 就成为世界上使用最广泛计算机语言.

C 能在编程领域里得到如此广泛支持的原因有以下一些:它是一种非常通用的语言. 几乎你所能想到的任何一种计算机上都有至少一种能用的 C 编译器. 并且它的语法和函数库在不同的平台上都是统一的, 这个特性对开发者来说很有吸引力.用 C 写的程序执行速度很快.C 是所有版本的UNIX上的系统语言.C 在过去的二十年中有了很大的发展. 在80年代末期美国国家标准协会(American National Standards Institute)发布了一个被称为 ANSI C 的 C 语言标准.这更加保证了将来在不同平台上的 C 的一致性. 在80年代还出现了一种 C 的面向对象的扩展称为 C++. C++ 将在另一篇文章 “C++ 编程“中描述.Linux 上可用的 C 编译器是 GNU C 编译器, 它建立在自由软件基金会的编程许可证的基础上, 因此可以自由发布. 你能在 Linux 的发行光盘上找到它.GNU C 编译器随 Slackware Linux 发行的 GNU C 编译器(GCC)是一个全功能的 ANSI C 兼容编译器. 如果你熟悉其他操作系统或硬件平台上的一种 C 编译器, 你将能很快地掌握 GCC. 本节将介绍如何使用 GCC 和一些 GCC 编译器最常用的选项.

使用 GCC通常后跟一些选项和文件名来使用 GCC 编译器. gcc 命令的基本用法如下:gcc命令行选项指定的操作将在命令行上每个给出的文件上执行. 下一小节将叙述一些你会最常用到的选项.

GCC 选项GCC 有超过100个的编译选项可用. 这些选项中的许多你可能永远都不会用到, 但一些主要的选项将会频繁用到. 很多的 GCC 选项包括一个以上的字符. 因此你必须为每个选项指定各自的连字符, 并且就象大多数 Linux 命令一样你不能在一个单独的连字符后跟一组选项. 例如, 下面的两个命令是不同的:gcc -p -g test.cgcc -pg test.c第一条命令告诉 GCC 编译 test.c 时为 prof 命令建立剖析(profile)信息并且把调试信息加入到可执行的文件里. 第二条命令只告诉 GCC 为 gprof 命令建立剖析信息.

当你不用任何选项编译一个程序时, GCC 将会建立(假定编译成功)一个名为 a.out 的可执行文件. 例如, 下面的命令将在当前目录下产生一个叫 a.out 的文件:gcc test.c你能用 -o 编译选项来为将产生的可执行文件指定一个文件名来代替 a.out. 例如, 将一个叫 count.c 的 C 程序编译为名叫 count 的可执行文件, 你将输入下面的命令:gcc -o count count.c--------------------------------------------------------------------------------注意: 当你使用 -o 选项时, -o 后面必须跟一个文件名.--------------------------------------------------------------------------------GCC 同样有指定编译器处理多少的编译选项. -c 选项告诉 GCC 仅把源代码编译为目标代码而跳过汇编和连接的步骤. 这个选项使用的非常频繁因为它使得编译多个 C 程序时速度更快并且更易于管理. 缺省时 GCC 建立的目标代码文件有一个 .o 的扩展名.-S 编译选项告诉 GCC 在为 C 代码产生了汇编语言文件后停止编译. GCC 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s . -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理. 当这个选项被使用时, 预处理器的输出被送到标准输出而不是储存在文件里.优 化 选 项当你用 GCC 编译 C 代码时, 它会试着用最少的时间完成编译并且使编译后的代码易于调试. 易于调试意味着编译后的代码与源代码有同样的执行次序, 编译后的代码没有经过优化. 有很多选项可用于告诉 GCC 在耗费更多编译时间和牺牲易调试性的基础上产生更小更快的可执行文件. 这些选项中最典型的是-O 和 -O2 选项.-O 选项告诉 GCC 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 GCC 产生尽可能小和尽可能快的代码. -O2 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.除了 -O 和 -O2 优化选项外, 还有一些低级选项用于产生更快的代码. 这些选项非常的特殊, 而且最好只有当你完全理解这些选项将会对编译后的代码产生什么样的效果时再去使用. 这些选项的详细描述, 请参考 GCC 的指南页, 在命令行上键入 man gcc .调试和剖析选项GCC 支持数种调试和剖析选项. 在这些选项里你会最常用到的是 -g 和 -pg 选项.-g 选项告诉 GCC 产生能被 GNU 调试器使用的调试信息以便调试你的程序. GCC 提供了一个很多其他 C 编译器里没有的特性, 在 GCC 里你能使 -g 和 -O (产生优化代码)联用. 这一点非常有用因为你能在与最终产品尽可能相近的情况下调试你的代码. 在你同时使用这两个选项时你必须清楚你所写的某些代码已经在优化时被 GCC 作了改动. 关于调试 C 程序的更多信息请看下一节“用 gdb 调试 C 程序“ .-pg 选项告诉 GCC 在你的程序里加入额外的代码, 执行时, 产生 gprof 用的剖析信息以显示你的程序的耗时情况. 关于 gprof 的更多信息请参考 “gprof“ 一节.

用 gdb 调试 GCC 程序Linux 包含了一个叫 gdb 的 GNU 调试程序. gdb 是一个用来调试 C 和 C++ 程序的强力调试器. 它使你能在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况. 以下是 gdb 所提供的一些功能:它使你能监视你程序中变量的值.它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行.它使你能一行行的执行你的代码.

在命令行上键入 gdb 并按回车键就可以运行 gdb 了, 如果一切正常的话, gdb 将被启动并且你将在屏幕上看到类似的内容:GDB is free software and you are welcome to distribute copies of itunder certain conditions; type “show copying“ to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB; type “show warranty“ for details.GDB 4.14 (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Software Foundation, Inc.(gdb)当你启动 gdb 后, 你能在命令行上指定很多的选项. 你也可以以下面的方式来运行 gdb :gdb 《fname》当你用这种方式运行 gdb , 你能直接指定想要调试的程序. 这将告诉gdb 装入名为 fname 的可执行文件. 你也可以用 gdb 去检查一个因程序异常终止而产生的 core 文件, 或者与一个正在运行的程序相连. 你可以参考 gdb 指南页或在命令行上键入 gdb -h 得到一个有关这些选项的说明的简单列表.

为调试编译代码(Compiling Code for Debugging)为了使 gdb 正常工作, 你必须使你的程序在编译时包含调试信息. 调试信息包含你程序里的每个变量的类型和在可执行文件里的地址映射以及源代码的行号. gdb 利用这些信息使源代码和机器码相关联.在编译时用 -g 选项打开调试选项.gdb 基本命令gdb 支持很多的命令使你能实现不同的功能. 这些命令从简单的文件装入到允许你检查所调用的堆栈内容的复杂命令, 表27.1列出了你在用 gdb 调试时会用到的一些命令. 想了解 gdb 的详细使用请参考 gdb 的指南页.表 27.1. 基本 gdb 命令.

命 令 描 述file 装入想要调试的可执行文件.kill 终止正在调试的程序.list 列出产生执行文件的源代码的一部分.next 执行一行源代码但不进入函数内部.step 执行一行源代码而且进入函数内部.run 执行当前被调试的程序quit 终止 gdbwatch 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变.break 在代码里设置断点, 这将使程序执行到这里时被挂起.make 使你能不退出 gdb 就可以重新产生可执行文件.shell 使你能不离开 gdb 就执行 UNIX shell 命令.gdb 支持很多与 UNIX shell 程序一样的命令特征. 你能象在 bash 或 tcsh里那样按 Tab 键让 gdb 帮你补齐一个唯一的命令, 如果不唯一的话 gdb 会列出所有匹配的命令. 你也能用光标键上下翻动历史命令.gdb 应用举例本节用一个实例教你一步步的用 gdb 调试程序. 被调试的程序相当的简单, 但它展示了 gdb 的典型应用.

下面列出了将被调试的程序. 这个程序被称为 greeting , 它显示一个简单的问候, 再用反序将它列出.#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}void my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}void my_print2 (char *string){char *string2;int size, i;size = strlen (string);string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}用下面的命令编译它:

gcc -o test test.c这个程序执行时显示如下结果:The string is hello thereThe string printed backward is输出的第一行是正确的, 但第二行打印出的东西并不是我们所期望的. 我们所设想的输出应该是:The string printed backward is ereht olleh由于某些原因, my_print2 函数没有正常工作. 让我们用 gdb 看看问题究竟出在哪儿, 先键入如下命令:

gdb greeting--------------------------------------------------------------------------------注意: 记得在编译 greeting 程序时把调试选项打开.--------------------------------------------------------------------------------如果你在输入命令时忘了把要调试的程序作为参数传给 gdb , 你可以在 gdb 提示符下用 file 命令来载入它:

(gdb) file greeting这个命令将载入 greeting 可执行文件就象你在 gdb 命令行里装入它一样.这时你能用 gdb 的 run 命令来运行 greeting 了. 当它在 gdb 里被运行后结果大约会象这样:(gdb) runStarting program: /root/greetingThe string is hello thereThe string printed backward isProgram exited with code 041这个输出和在 gdb 外面运行的结果一样. 问题是, 为什么反序打印没有工作? 为了找出症结所在, 我们可以在 my_print2 函数的 for 语句后设一个断点, 具体的做法是在 gdb 提示符下键入 list 命令三次, 列出源代码:(gdb) list(gdb) list(gdb) list--------------------------------------------------------------------------------技巧: 在 gdb 提示符下按回车健将重复上一个命令.--------------------------------------------------------------------------------第一次键入 list 命令的输出如下:

1 #include 《stdio.h》23 main ()4 {5 char my_string = “hello there“;67 my_print (my_string);8 my_print2 (my_string);9 }10如果按下回车, gdb 将再执行一次 list 命令, 给出下列输出:

11 my_print (char *string)12 {13 printf (“The string is %s\n“, string);14 }1516 my_print2 (char *string)17 {18 char *string2;19 int size, i;20再按一次回车将列出 greeting 程序的剩余部分:21 size = strlen (string);22 string2 = (char *) malloc (size + 1);23 for (i = 0; i 《 size; i++)24 string2;25 string2 = `\0’;26 printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);27 }根据列出的源程序, 你能看到要设断点的地方在第24行, 在 gdb 命令行提示符下键入如下命令设置断点:(gdb) break 24gdb 将作出如下的响应:Breakpoint 1 at 0x139: file greeting.c, line 24(gdb)

现在再键入 run 命令, 将产生如下的输出:

Starting program: /root/greetingThe string is hello thereBreakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 “hello there“) at greeting.c :2424 string2你能通过设置一个观察 string2 变量的值的观察点来看出错误是怎样产生的, 做法是键入:

(gdb) watch string2gdb 将作出如下回应:Watchpoint 2: string2现在可以用 next 命令来一步步的执行 for 循环了:

(gdb) next经过第一次循环后, gdb 告诉我们 string2 的值是 `h`. gdb 用如下的显示来告诉你这个信息:

Watchpoint 2, string2Old value = 0 `\000’New value = 104 `h’my_print2(string = 0xbfffdc4 “hello there“) at greeting.c:2323 for (i=0; i《size; i++)这个值正是期望的. 后来的数次循环的结果都是正确的. 当 i=10 时, 表达式 string2 的值等于 `e`, size - i 的值等于 1, 最后一个字符已经拷到新串里了.如果你再把循环执行下去, 你会看到已经没有值分配给 string2 了, 而它是新串的第一个字符, 因为 malloc 函数在分配内存时把它们初始化为空(null)字符. 所以 string2 的第一个字符是空字符. 这解释了为什么在打印 string2 时没有任何输出了.现在找出了问题出在哪里, 修正这个错误是很容易的. 你得把代码里写入 string2 的第一个字符的的偏移量改为 size - 1 而不是 size. 这是因为 string2 的大小为 12, 但起始偏移量是 0, 串内的字符从偏移量 0 到 偏移量 10, 偏移量 11 为空字符保留.为了使代码正常工作有很多种修改办法. 一种是另设一个比串的实际大小小 1 的变量. 这是这种解决办法的代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}另外的 C 编程工具Slackware Linux 的发行版中还包括一些我们尚未提到的 C 开发工具. 本节将介绍这些工具和它们的典型用法.xxgdbxxgdb 是 gdb 的一个基于 X Window 系统的图形界面. xxgdb 包括了命令行版的 gdb 上的所有特性. xxgdb 使你能通过按按钮来执行常用的命令. 设置了断点的地方也用图形来显示.

你能在一个 Xterm 窗口里键入下面的命令来运行它:xxgdb你能用 gdb 里任何有效的命令行选项来初始化 xxgdb . 此外 xxgdb 也有一些特有的命令行选项, 表 27.2 列出了这些选项.

表 27.2. xxgdb 命令行选项.选 项 描 述db_name 指定所用调试器的名字, 缺省是 gdb.db_prompt 指定调试器提示符, 缺省为 gdb.gdbinit 指定初始化 gdb 的命令文件的文件名, 缺省为 .gdbinit.nx 告诉 xxgdb 不执行 .gdbinit 文件.bigicon 使用大图标.calls你可以在 sunsite.unc.edu FTP 站点用下面的路径:/pub/Linux/devel/lang/c/calls.tar.Z来取得 calls , 一些旧版本的 Linux CD-ROM 发行版里也附带有. 因为它是一个有用的工具, 我们在这里也介绍一下. 如果你觉得有用的话, 从 BBS, FTP, 或另一张CD-ROM 上弄一个拷贝. calls 调用 GCC 的预处理器来处理给出的源程序文件, 然后输出这些文件的里的函数调用树图.--------------------------------------------------------------------------------注意: 在你的系统上安装 calls , 以超级用户身份登录后执行下面的步骤: 1. 解压和 untar 文件. 2. cd 进入 calls untar 后建立的子目录. 3. 把名叫 calls 的文件移动到 /usr/bin 目录. 4. 把名叫 calls.1 的文件移动到目录 /usr/man/man1 . 5. 删除 /tmp/calls 目录. 这些步骤将把 calls 程序和它的指南页安装载你的系统上.--------------------------------------------------------------------------------当 calls 打印出调用跟踪结果时, 它在函数后面用中括号给出了函数所在文件的文件名:main如果函数并不是向 calls 给出的文件里的, calls 不知道所调用的函数来自哪里, 则只显示函数的名字:printfcalls 不对递归和静态函数输出. 递归函数显示成下面的样子:fact 《《《 recursive in factorial.c 》》》静态函数象这样显示:total作为一个例子, 假设用 calls 处理下面的程序:

#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}将产生如下的输出:1 main2 my_print3 printf4 my_print25 strlen6 malloc7 printfcalls 有很多命令行选项来设置不同的输出格式, 有关这些选项的更多信息请参考 calls 的指南页. 方法是在命令行上键入 calls -h .cprotocproto 读入 C 源程序文件并自动为每个函数产生原型申明. 用 cproto 可以在写程序时为你节省大量用来定义函数原型的时间.如果你让 cproto 处理下面的代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}你将得到下面的输出:/* test.c */int main(void);int my_print(char *string);int my_print2(char *string);这个输出可以重定向到一个定义函数原型的包含文件里.indentindent 实用程序是 Linux 里包含的另一个编程实用工具. 这个工具简单的说就为你的代码产生美观的缩进的格式. indent 也有很多选项来指定如何格式化你的源代码.这些选项的更多信息请看indent 的指南页, 在命令行上键入 indent -h .

下面的例子是 indent 的缺省输出:运行 indent 以前的 C 代码:#include 《stdio.h》main () {char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2(my_string); }my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string) {char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}运行 indent 后的 C 代码:#include 《stdio.h》main (){char my_string = “hello there“;my_print (my_string);my_print2 (my_string);}my_print (char *string){printf (“The string is %s\n“, *string);}my_print2 (char *string){char *string2;int size, size2, i;size = strlen (string);size2 = size -1;string2 = (char *) malloc (size + 1);for (i = 0; i 《 size; i++)string2;string2 = `\0’;printf (“The string printed backward is %s\n“, string2);}indent 并不改变代码的实质内容, 而只是改变代码的外观. 使它变得更可读, 这永远是一件好事.gprofgprof 是安装在你的 Linux 系统的 /usr/bin 目录下的一个程序. 它使你能剖析你的程序从而知道程序的哪一个部分在执行时最费时间.gprof 将告诉你程序里每个函数被调用的次数和每个函数执行时所占时间的百分比. 你如果想提高你的程序性能的话这些信息非常有用.为了在你的程序上使用 gprof, 你必须在编译程序时加上 -pg 选项. 这将使程序在每次执行时产生一个叫 gmon.out 的文件. gprof 用这个文件产生剖析信息.在你运行了你的程序并产生了 gmon.out 文件后你能用下面的命令获得剖析信息:gprof 《program_name》参数 program_name 是产生 gmon.out 文件的程序的名字.--------------------------------------------------------------------------------技巧: gprof 产生的剖析数据很大, 如果你想检查这些数据的话最好把输出重定向到一个文件里.--------------------------------------------------------------------------------f2c 和 p2cf2c 和 p2c 是两个源代码转换程序. f2c 把 FORTRAN 代码转换为 C 代码, p2c 把 Pascal 代码转换为 C 代码. 当你安装 GCC 时这两个程序都会被安装上去.如果你有一些用 FORTRAN 或 Pascal 写的代码要用 C 重写的话, f2c 和 p2c 对你非常有用. 这两个程序产生的 C 代码一般不用修改就直接能被 GCC 编译.如果要转换的 FORTRAN 或 Pascal 程序比较小的话可以直接使用 f2c 或 p2c 不用加任何选项. 如果要转换的程序比较庞大, 包含很多文件的话你可能要用到一些命令行选项.在一个 FORTRAN 程序上使用 f2c , 输入下面的命令:f2c my_fortranprog.f--------------------------------------------------------------------------------注意: f2c 要求被转换的程序的扩展名为 .f 或 a .F .--------------------------------------------------------------------------------要把一个Pascal 程序装换为 C 程序, 输入下面的命令:p2c my_pascalprogram.pas这两个程序产生的 C 源代码的文件名都和原来的文件名相同, 但扩展名由 .f 或 .pas 变为 .c.

gcc 是 Linux 系统下面的 C 语言编译器。它和 WINDOWS 系统下面的 Microsoft Visual Studio C++ 6.0 不同，在 WINDOWS 系统下面对任何的一个源程序，经编译、链接、到最终生成的所有可执行程序必定都是以 *.exe 结尾的，*.exe 是 WINDOWS 系统下面的可执行程序的后缀；而 gcc 对 C 语言进行编译，并没有规定可执行程序的具体名字到底是什么。举例如下：$gcc my_program.c 《cr》如果在命令行中，没有带任何参数的话，如果 C 语言源程序没有任何语法错误的话，那么生成的缺省的可执行文件就是：a.out；$gcc my_program.c -o my_runfile 《cr》如果在命令行中，指定：-o 参数，代表对 my_program.c 进行编译后，生成的可执行文件名为：my_runfile。同理，在进行命令行编译过程中，只要指定了 -o 参数，那么你后面的可执行文件名，就随便由你自己决定了，这个就没有一定之规了。

C语言源程序文件扩展名：.c  

目标文件扩展名：.obj

可执行文件扩展名：.exe

源程序：程序可以用高级语言或汇编语言编写，用高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序。C语言源程序的扩展名为“．c”。源程序不能直接在计算机上执行，需要用“编译程序”将源程序编译为二进制形式的代码。

目标程序：源程序经过“编译程序”编译所得到的二进制代码称为目标程序。目标程序的扩展名为“．obj”。目标代码尽管已经是机器指令，但是还不能运行，因为目标程序还没有解决函数调用问题，需要将各个目标程序与库函数连接，才能形成完整的可执行程序。

可执行程序：目标程序与库函数连接，形成的完整的可在操作系统下独立执行的程序称为可执行程序。可执行程序的扩展名为“．exe“。

参考资料：

IT专家网——C语言编程程序编译全过程剖析

首先检查是否在你的机器上安装了GCC，使用命令：可用rpm -q gcc　检查。如果没有安装，请依序检查并安装下面各RPMlibbinutilsbinutilsmakeglibc-develgcc-cppgcc看下面的例子：test.c #include《stdio.h》int main(){    char *str=I like Linux!I advice you to join in the Linux World;    printf(%s,str);    return 0;}使用gcc编译。输入gcc -c test.c得到目标文件test.o.-c命令表示对文件进行编译和汇编。但并不连接。如果再键入gcc -o ../bin/test test.o,那么将得到名为test的可执行文件。其实这两步可以一气呵成，gcc ../bin/test test.c.如果程序没有错误就生成了可执行文件。也许你会觉得基于命令行的编译器比不上如VC之类的集成开发环境，的确gcc的界面要改进，但是你一旦熟练了就会感到。gcc的效率如此之高。可以告诉大家的是Linux底下强大的C/C++集成开发环境Kdevelop和Vc一样强大，使用了Gcc编译器。GNU C编译器 即gcc是一个功能强大的ANSI C兼容编译器，你会操作其他操作系统下的一种C编译器，能很快掌握GCC.1、使用Gcc,Gcc是基于命令行的，使用时通常后跟一些选项和文件名。Gcc的基本用法如下： gcc 命令行选项制定操作将对命令行上的每个给出的文件执行。2、GCC的常用选项编译选项：gcc有超过100个的编译选项可用。具体的可以使用命令man gcc察看优化选项：用GCC编译C/C++代码时，它会试着用最少的时间完成编译并且编译后的代码易于调试。易于调试意味着编译后的代码与源代码有同样的执行顺序，编译后的代码没有经过优化。有很多的选项可以告诉GCC在耗费更多编译时间和牺牲易调试性的基础上产生更小更快的可执行文件。这些选项中最典型的就是-O和-O2。-O选项告诉gcc对源代码进行基本优化。-O2选项告诉GCC产生尽可能小的和尽可能快的代码。还有一些很特殊的选项可以通过man gcc察看。调试和剖析选项：GCC支持数种调试剖析选项。在这些选项中最常用的是-g和-pg.-g选项告诉gcc产生能被GNU调试器（如gdb)使用的调试信息，以便调试用户的程序。-pg选项告诉gcc在用户的程序中加入额外的代码，执行时，产生gprof用的剖析信息以显示程序的耗时情况。3、使用gdb使用方法：在命令行中键入gdb并按回车就可以运行gdb了，启动gdb后，能在命令行上制定很多的选项，也可以下面的方式来运行gdb: gdb filename 用这种方式运行gdb时，能直接指定想要调试的程序。在命令行上健入gdb -h得到一个有关gdb的选项的说明简单列表。编译代码以供调试，为了使gdb工作，必须使程序在编译时包含调试信息，调试信息包含程序里的每个变量的类型，在可执行文件里的地址映射以及源代码的行号。gdb利用这些信息使源代码和机器码相关联。关于gcc的大体就写这么多吧，更多的信息可以查找帮助，记得学习Linux的一大武器man或者info命令，下次在介绍一下使用C/C++编写大型程序的makefile文件和make命令。

如果用%d，得到的数为1546188226

下面我们通过实验来剖析为什么得到的是这个数，而不是8

（1）在加入一行代码并设置断点如下：

int a = 7.1;

                double b = 1.88;

double c = a + b;//加此行代码（注：因int+double自动转double，故c用double）

         printf(“%d“,a+b);//在此行按F9设置断点

（2）F5运行程序，将停在printf行，打开watch变量查看窗口（如果你用的是vc6.0，在菜单view(视图)→debug windows（调试窗口）→Watch（查看）打开）。输入c，然后加个取地址符成 &c。这时候可以看到c变量的地址

（3）打开内存查看窗口（VC6.0打开位置同上面的查看窗口，快捷键Alt+6），由于c double型是4个字节长度，所以在内存查看窗口内右键选第三项long Hex Format。然后把(2)中看到的c变量的地址输入到内存查看窗口上，回车，这时可以看到c地址所对应的内存中的数据值为5C28F5C2，这是个十六进制的值，用计算器将其转换为十进制发现，这个值就是之前提到的1546188226

分析总结：这是因为对于编译器来说，它并不知道整形、浮点型的区别，它只认内存中的数据，并根据你的参数要求也可以说是规则（%d还是%f）去处理显示内存中对应地址上的数据。

所以说，1546188226和8.88只不过是5C28F5C2不同的表达方式，就像同一个词在不同的场合有不同的意思一样，需要给它个合适的环境它才能做出正确的表达

一句话概括，就是告诉编译器pao3这个变量里存的是一个地址值而不是一个整形变量值，虽然他们的表现形式都一致！然后再详细剖析一下上面这句C语言。“u32 *pao3”中变量类型不是u32，而是u32*。表示变量名pao3所在地址存放的是一个地址值，如果是u32,则表示只是存放的一个32位的整形数据。而地址0x4FFF0001内存放的东西才是32位的整形数据，而这个数有可能是某个整形变量的值或是一个32位寄存器的值。赋值语句后面的（u32*）是一个强制类型转换。所赋的值必须与定义的变量一致。你也可以试试如果把那句话改为u32 *pao3=(u32)(0x4FFF0001)或是u32 *pao3=0x4FFF0001都是会报错的。编译器以为你把一个整形变量赋给了一个指针变量。然后如果你要取该寄存器（0x4FFF0001）的值，则直接取*pao即可，比如printf(“%x\n“,*pao)，如果是在计算机中，你会得到显示13247A1A.

不同编译器有不同的宏，具体某个编译器在某种编译选项下定义了哪些宏必须要查编译器的相关文档

例如，GCC 编译器对应的预定义宏是 __GNUC__，用

#if __GNUC__

即可判断是否在使用 GCC 编译器。__GNUC__ 的具体值对应GCC的主版本号。例如 对于GCC 4.9 ，__GNUC__ 等于 4，对于 GCC 5.1 ，__GNUC__ 等于 5，次版本号可以通过 __GNUC_MINOR__ 查询。对于 GCC 4.9，__GNUC_MINOR__ 等于 9，对于GCC 5.1，__GNUC_MINOR__等于 1

VC 的编译器对应的预定义宏是 _MSC_VER，用

#if _MSC_VER

即可判断是否在使用 VC 的编译器。_MSC_VER 的值同样以某种方式对应于编译器的版本，不过对应方式就复杂得多，再加上 VC 编译器的版本号以不规则的方式增长，所以找各种版本测试 _MSC_VER 的值恐怕更可靠

其他编译器也可能定义 __GNUC__ 或者 _MSC_VER 来表示自己兼容这些编译器，例如 clang 也定义了 __GNUC__ 。不过既然它声明了兼容性，除非测试确认了实际行为并不兼容，否则把它当成 GCC 也并无不可

L表示long型，如果不加L，默认是int型，int型的范围-32768~32767，显然40000已经超出了范围，就会出错。所以加L。其实写为a=4000L*10就可以了。