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1、第四章 UNIX下的C语言开发环境,6.1 程序设计环境,学习程序设计从程序语言开始，但还应了解程序执行和程序与外界的交互问题。,1.理想态的程序运行环境,用户程序直接控制和使用各种设备，完成各种操作。,针对一个简单程序：,main() int c; while ( ( c=getchar() != EOF )putchar(c);,认为执行过程为：,在单用户单任务环境中基本符合。,2. 多任务环境下程序执行,多任务中每一时刻都会有多个用户程序提出访问请求，因此会有：,如此混乱的情况，程序将无法运行。,为使多道环境中的程序正确执行，需要OS管理。,用户程序需要系统核心区程序的管理，达到各自任务
2、的执行。,6.2 基于系统支持的程序设计,1. 建立系统编程的思想,理解多道环境程序执行状况，转换用户程序是执行主体的认识。 了解OS可提供的服务及服务方式。 充分利用OS提供服务功能解决实际问题。 尽量使编写的程序最大限度的满足系统平台的支持能力。,1. gcc 与 gdb,1.1 UNIX和C语言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DennisRitchie为了UNIX的辅助开发而写的。C是所有版本的UNIX上的系统语言。几乎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。80年代末期美国国家标准协会(
3、AmericanNationalStandardsInstitute)发布了一个被称为ANSIC的C语言标准，这保证了在不同平台上的C的一致性。,7,1. gcc 与 gdb,1.2 GNU C编译器GNUC编译器(gcc)是一个全功能的ANSIC兼容编译器，它是所有UNIX系统可用的C编译器。gcc是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%30%。,8,3.1 LINUX下C语言编程概述,1. gcc 与 gdb,gcc编译过程：预处理，对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析。编译，就是
4、把C/C+代码“翻译”成汇编代码。汇编，将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，生成以.o为后缀的目标文件。链接，将上步生成的目标文件和系统库的目标文件和库文件链接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。,10,1. Gcc编译流程解析如本章开头提到的，Gcc的编译流程分为了4个步骤，分别为： 预处理（Pre-Processing）； 编译（Compiling）； 汇编（Assembling）； 链接（Linking）。下面就具体来查看一下Gcc是如何完成4 个步骤的。首先，有以下hello.c源代码：#includeint main()printf(Hello! This
5、 is our embedded world!n);return 0;,3.3 Gcc编译器,（1）预处理阶段在该阶段，编译器将上述代码中的stdio.h编译进来，并且用户可以使用Gcc的选项“-E”进行查看，该选项的作用是让Gcc在预处理结束后停止编译过程。rootlocalhost Gcc# Gcc E hello.c o hello.i在此处，选项“-o”是指目标文件，由上表可知，“.i”文件为已经过预处理的C 原始程序。以下列出了hello.i文件的部分内容：typedef int (*_gconv_trans_fct) (struct _gconv_step *,struct _gc
6、onv_step_data *, void *,_const unsigned char *,_const unsigned char *,_const unsigned char *, unsigned char *,size_t *);,# 2 hello.c 2int main()printf(Hello! This is our embedded world!n);return 0;由此可见，Gcc确实进行了预处理，它把“stdio.h”的内容插入到hello.i文件中。,（2）编译阶段接下来进行的是编译阶段，在这个阶段中，Gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的
7、实际要做的工作，在检查无误后，Gcc 把代码翻译成汇编语言。用户可以使用“-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。rootlocalhost Gcc# Gcc S hello.i o hello.s以下列出了hello.s的内容，可见Gcc已经将其转化为汇编了，感兴趣的读者可以分析一下这一行简单的C语言小程序是如何用汇编代码实现的。.file hello.c“.section .rodata.align 4.LC0:.string Hello! This is our embedded world!.text.globl main.type main, functio
8、nmain:pushl %ebpmovl %esp, %ebpsubl $8, %espandl $-16, %espmovl $0, %eaxaddl $15, %eax.section .note.GNU-stack,progbits,（3）汇编阶段汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件，读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了。如下所示：rootlocalhost Gcc# Gcc c hello.s o hello.o,Gcc编译器,（4）链接阶段在成功编译之后，就进入了链接阶段。在这里涉及到一个重要的概念：函数库。读者可以重新查看这个小
9、程序，在这个程序中并没有定义“printf”的函数实现，且在预编译中包含进的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实现“printf”函数的呢？最后的答案是：系统把这些函数实现都被做到名为libc.so.6的库文件中去了，在没有特别指定时，Gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，也就是链接到libc.so.6库函数中去，这样就能实现函数“printf”了，而这也就是链接的作用。函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般
10、为“.a”。动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”，如前面所述的libc.so.6就是动态库。Gcc在编译时默认使用动态库。完成了链接之后，Gcc就可以生成可执行文件，如下所示。rootlocalhost Gcc# Gcc hello.o o hello运行该可执行文件，出现正确的结果如下。rootlocalhost Gcc# ./helloHello! This is our embedded world!,Gcc编译选项:,Gcc编译器,1. UNIX下的C语言开发环境
11、,gcc遵循的文件类型规定 .c为后缀的文件，C语言源代码文件； .a为后缀的文件，是由目标文件构成的档案库文件； .C，.cc或.cxx 为后缀的文件，是C+源代码文件； .h为后缀的文件，是程序所包含的头文件；.i 为后缀的文件，是已经预处理过的C源代码文件；.ii为后缀的文件，是已经预处理过的C+源代码文件；.m为后缀的文件，是Objective-C源代码文件； .o为后缀的文件，是编译后的目标文件； .s为后缀的文件，是汇编语言源代码文件；.S为后缀的文件，是经过预编译的汇编语言源代码文件。,18,头文件,头文件是用来提供常量的定义和系统和函数调用的声明，这些头文件通常放在/usr/i
12、nclude和其子目录中。根据不同的Linux版本，头文件可能放在/usr/include/sys和/usr/include/linux.#include ,库函数,库函数是一些预先编译好的函数的集合，这些函数可以有很好的重用性。通常来讲，它们包含有相关的函数集合来完成一项常用任务。典型的库函数有屏幕处理函数 （curses和ncurses库）和数据库访问函数（dbm库）。标准系统函数通常存放在/lib和/usr/lib中。C编译器需要被告知搜索哪个库，否则缺省情况下只搜索标准库。传统静态库 .a Examples are /usr/lib/libc.a and /usr/X11/lib/li
13、bX11.a for the standard C library and the X11 library共享库 .so On a typical Linux system, the shared version of the standard math library is /usr/lib/libm.so,1. gcc 与 gdb,1.5 gdb调试和分析选项gdb基本命令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
14、终止gdb；watch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UNIXshell命令.,21,1. gcc 与 gdb,gdb调试举例,/* gdbtest.c */#include int sum(int m);int main(int argc, char *argv)int i, n = 0;sum(50);for(i=1; i=50; i+)n += i;printf(“The sum of 1-50 is %dn”, n);,int sum
15、(int m)int i, n = 0;for(i=1; i=m; i+)n += i;printf(“The sum of 1-%d is %dn”, m, n);,例：$ gcc -Wall -g gdbtest.c -o gdbtest,22,1. gcc 与 gdb,1. 启动gdb开始调试,例1：$ gdb gdbtest,例2：$ gdb(gdb) file gdbtest,23,1. gcc 与 gdb,2. 在gdb中查看源代码,例：(gdb) list,list也可以缩写为l,24,1. gcc 与 gdb,3. 在gdb中设置断点,例1：(gdb) break 9,break也可以缩写为b,注意：在gdb中利用行号设置断点，是指代码运行到对应行号之前暂停；gdb中可以设置多个断点。,25,1. gcc 与 gdb,3. 在gdb中设置断点,例2：(gdb) break sum,设置函数断点，在函数体开始处,例3：(gdb) break 10 if i=10,设置条件断点,26,1. gcc 与 gdb,4. 开看断点情况,例：(gdb) info break,
