Linux下C编程和GDB调试

Linux下C编程和GDB调试

gcc用法

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。

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 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。

-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。

gdb调试

在命令行上键入gdb就可以运行 db。

使用gdb调试程序前，编译命令须加-g参数，如gcc -g -o test test.c（-g在前）

基本gdb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。

run(r)：执行当前被调试的程序

break(b)：设置断点，如(gdb) b 10。

list(l)：列出正在调试的应用程序的源代码，显示10行代码，但不进入函数内部。

next(n)：单步执行但不进入函数内部。

print(p)：显示变量（表达式）的值，如(gdb) p a，(gdb) p *a

continue(c)：继续执行正在调试的程序，至断点处。

bt：显示所有的调用栈帧。该命令可用来显示函数的调用顺序。

step(s)：转入子函数。

finish：转出子函数。

watch：使你能监视一个变量的值而不管它何时被改变。

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。

quit(q)：退出gdb调试。

help：帮助。

info files：显示被调试文件的详细信息。

info func：显示所有的函数名称。

info local：显示当函数中的局部变量信息。

info prog：显示被调试程序的执行状态。

info var：显示所有的全局和静态变量名称。

info line：显示当前行的信息。

gdb示例：

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

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[size - i] = string[i];

string2[size+1] = '\0';

printf ("The string printed backward is %s\n", string2);

}

用下面的命令编译它：

gcc -o greeting test.c

这个程序执行时显示如下结果：

The string is hello there

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 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（gcc -g -o greeting test.c）。

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) run

Starting program： /root/greeting

The string is hello there

The string printed backward is

Program 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

2

3 main ()

4 {

5 char my_string[] = "hello there";

6

7 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 }

15

16 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[size - i] = string[i];

25 string2[size+1] = '\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 24

gdb 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/greeting

The string is hello there

Breakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c ：24

24 string2[size-i]=string[i]

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：

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：

Watchpoint 2, string2[size - i]

Old value = 0 `/000

New value = 104 `h

my_print2(string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c：23

23 for (i=0; 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[size - i] 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[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。

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

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[size2 - i] = string[i];

string2[size] = '\0';

printf ("The string printed backward is %s\n", string2);

}