linux软件工程师C语言实用教程》第1章.ppt

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1、第 1 章,Linux系统程序设计基础,2,本章重点,编辑、编译及运行Linux c程序gcc编译器的使用gdb调试器的使用,3,1.1 第一个Linux c程序,例1-1:设计一个程序,要求在屏幕上输出“这是第一个Linux c程序!”。步骤 1:设计编辑源程序代码使用文本编辑器vim,在终端中输出:rootlocalhost root#vim 1-1.c,输入完成后存盘:按ESC键输入“:wq”回车,4,1.1 第一个Linux c程序,步骤 2:编译程序查看当前目录下是否有1-1.c文件,输入命令:rootlocalhost root#ls 1-1.c编译:rootlocalhost r

2、oot#gcc 1-1.c-o 1-1rootlocalhost root#步骤 3:运行程序rootlocalhost root#ls1-1.c 1-1rootlocalhost root#./1-1这是第一个Linux c程序!,5,1.1 第一个Linux c程序,Linux下的文本编辑器软件主要有vim、gedit和Emacs,Linux下的c编译器中,gcc是功能最强大、使用最广泛的软件。gcc编译的常用格式为:gcc C源文件-o 目标文件名或:gcc-o 目标文件名 C源文件 或:gcc 目标文件名 最后一种情况目标文件名默认为:c.out,6,1.1 第一个Linux c程序,

3、printf函数说明,思考题:设计一个程序,要求在屏幕上输出:*,7,1.2 gcc编译器,gcc是(GNU Cmpiler Collection的简称),它是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统,能够编译用C、C+和Object C等语言编写的程序。gcc不仅功能十分强大,结构也异常灵活。它可以通过不同的前端模块来支持各种语言,如Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等。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%。gcc支持编译的后缀名:,8,1.2.1 使用gcc,gcc指令的一般格式为:

4、gcc 参数 要编译的文件 参数 目标文件例1-2:设计一个程序,要求把输入的百分制的成绩转换成五级制输出。即输入成绩大于等于90分,显示“优秀”;若成绩介于8090分,显示“良好”;若成绩介于7080分,显示“中等”;若成绩介于6070分,显示“及格”;若成绩小于60分,显示“不及格”。,9,1.2.1 使用gcc,步骤 1:编辑源程序代码 rootlocalhost root#vim 1-2.c,10,1.2.1 使用gcc,步骤 2:用gcc编译程序rootlocalhost root#gcc 1-2.c o 1-2步骤 3:运行程序rootlocalhost root#./1-2,思考

5、题:设计一个程序,要求输入一个数,如果此数大于0,显示“输入的为正数”,否则显示“输入的为负数”。,11,1.2.2 gcc编译流程,12,1.2.2 gcc编译流程,例1-3:设计一个程序,要求输入两个整数,求和输出。通过使用gcc的参数,控制gcc的编译过程,了解gcc的编译过程,进一步认识gcc的灵活性。步骤 1:编辑源程序代码rootlocalhost root#vim 1-3.c,13,1.2.2 gcc编译流程,步骤 2:预处理阶段rootlocalhost root#gcc 1-3.c o 1-3.i Erootlocalhost root#vim 1-3.i步骤 3:编译阶段r

6、ootlocalhost root#gcc 1-3.i o 1-3.s rootlocalhost root#vim 1-3.s步骤 4:汇编阶段rootlocalhost root#gcc 1-3.s o 1-3.o c,14,1.2.2 gcc编译流程,步骤 5:链接阶段Linux系统把printf和scanf函数的实现,都放在了的库文件中。在没有参数指定时,gcc到系统默认的路径“/usr/lib”下查找,链接到库函数中去,这样就有了printf和scanf函数的实现部分。把程序中一些函数的实现,这是链接阶段的工作。完成链接后,gcc就可以生成可执行程序文件,注意:gcc在编译的时候默认

7、使用动态链接库,编译链接时并不把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行的时候动态加载链接库,这样可以节省系统开销。,15,1.2.2 gcc编译流程,scanf函数说明,16,1.2.3 gcc编译器的主要参数,1.总体参数,当头文件与gcc不在同一目录下要用-I dir编译,它是指头文件,而添加库文件时需用-L dir参数。,17,1.2.3 gcc编译器的主要参数,例1-4:设计一个程序,要求把输入的字符串原样输出,程序中的头文件自己定义,源程序文件为“1-4.c”,自定义的头文件为“my.h”,放在目录“/root”下。步骤 1:设计编辑源程序代码1-4.crootlocalho

8、st root#vim 1-4.c,18,1.2.3 gcc编译器的主要参数,步骤 2:设计编辑自定义的头文件my.hrootlocalhost root#vim my.h,步骤 3:正常编译1-4.c文件:rootlocalhost root#gcc 1-4.c o 1-4编译器提示出错。,步骤 4:加“-I dir”参数编译:rootlocalhost root#gcc 1-4.c o 1-4 I/root,注意:在include语句中,“”表示在默认路径“/usr/include”中搜索头文件,引号“”表示在本目录中搜索。因此,前面例子中把1-3.c中的“#include”改成“#inc

9、lude“my.h”,就不需要“-I dir”参数也能正确编译了。,19,1.2.3 gcc编译器的主要参数,getchar函数说明,putchar函数说明,思考题:此例能不能用前面的printf函数和scanf函数?如果可以,要如何改写程序?,20,1.2.3 gcc编译器的主要参数,例1-5:有程序1-5.c用到目录“/root/lib”下的一个动态库libsunq.so。rootlocalhost root#gcc 1-5.c o 1-5.c L/root/lib lsunqLinux下的库文件命名时有一个规定:必须以l、i、b三个字母开头,因此,在用“-l”指定链接库文件时可以省去l、

10、i、b三个字母。也就是说“-llibsunq”有时候写成“-lsunq”。,21,1.2.3 gcc编译器的主要参数,例1-6:设计一个程序,要求把输入的数字作为X轴坐标,算出它的sin值。步骤 1:编辑源程序代码rootlocalhost root#vim 1-6.c,22,1.2.3 gcc编译器的主要参数,步骤 2:用gcc编译程序rootlocalhost root#gcc 1-6.c o 1-6结果发现编译器报错:,原因是需要指定函数的具体路径,要查找函数sin,输入:rootlocalhost root#nm-o/lib/*.so|grep sin,23,1.2.3 gcc编译器的

11、主要参数,在/lib/libm-2.3.2.so:00008610 W sin中除去函数库头lib及函数的版本号,所余下的符号为“m”,在编译时用字符“l”与余下的符号“m”相连接成“lm”,在编译时加上此参数就能正确地通过编译,即:rootlocalhost root#gcc 1-6.c o 1-6-lm步骤 3:运行程序rootlocalhost root#./1-6,注意:Linux下动态链接库默认后缀名“.so”,静态链接库默认后缀名“.a”。,24,1.2.3 gcc编译器的主要参数,gcc的常用告警和出错参数,25,1.2.3 gcc编译器的主要参数,例1-7:设计一个程序,要求打

12、印“这是一段用于测试的垃圾程序!”,里面包含一些非标准语法。步骤 1:设计编辑源程序代码 rootlocalhost root#vim 1-7.c,26,1.2.3 gcc编译器的主要参数,步骤 2:关闭所有告警rootlocalhost root#gcc 1-7.c o 1-7 w步骤 3:显示不符合ANSI c标准语法的告警信息rootlocalhost root#gcc 1-7.c o 1-7 ansi步骤 4:允许发出ANSI c标准所列的全部警告信息rootlocalhost root#gcc 1-7.c o 1-7 pedantic步骤 5:允许发出gcc提供的所有有用的告警信息r

13、ootlocalhost root#gcc 1-7.c o 1-7 Wall,27,1.2.3 gcc编译器的主要参数,优化参数代码优化指的是编译器通过分析源代码,找出其中尚未达到最优的部分,然后对其重新进行组合,目的是改善程序的执行性能。gcc提供的代码优化功能非常强大,它通过编译参数“-On”来控制优化代码的生成,其中n是一个代表优化级别的整数。通常来说,数字越大优化的等级越高,同时也就意味着程序的运行速度越快。,28,1.2.3 gcc编译器的主要参数,例1-8:设计一个程序,要求循环8亿次左右,每次都有一些可以优化的加减乘除运算。比较gcc的编译参数“-On”优化程序前后的运行速度。步

14、骤 1:编辑源程序代码:,29,1.2.3 gcc编译器的主要参数,步骤 2:不加任何优化参数进行编译。rootlocalhost root#gcc 1-8.c o 1-8步骤 3:用time命令大致统计出该程序在运行时所需要的时间。rootlocalhost root#time./1-8步骤 4:加“-O2”优化参数进行编译。rootlocalhost root#gcc 1-8.c o 1-8 O2步骤 5:再统计优化后的程序运行时所需要的时间。rootlocalhost root#time./1-8步骤 6:对比两次执行的输出结果。,30,1.2.3 gcc编译器的主要参数,优化虽然能够给

15、程序带来更好的执行性能,但在一些场合中应该避免优化代码。程序开发的时候。资源受限的时候。跟踪调试的时候。,31,1.3 gdb调试器,1.gdb概述Linux下的gdb调试器,是一款GNU组织开发并发布的UNIX/Linux下的程序调试工具。它没有图形化的友好界面,但功能强大。在进行应用程序的调试之前,要注意的是gdb进行调试的是可执行文件,而不是如“.c”这样的源代码文件。因此,需要先通过gcc编译生成可执行文件才能用gdb进行调试。,32,1.3 gdb调试器,2.使用gdb调试程序例1-9:设计一个程序,要求输入两个整数,判断并输出其中的最小数。步骤 1:编辑源程序代码:,33,1.3

16、gdb调试器,步骤 2:用gcc编译程序rootlocalhost root#gcc 1-9.c o 1-9 g步骤 3:进入gdb调试环境rootlocalhost root#gdb 1-9,注意:gdb是命令行调试环境,调试程序都在提示符“(gdb)”后输入相应的命令,gdb的命令很多,可以在提示符“(gdb)”后输入help进行查找。,常用的gdb命令,34,1.3 gdb调试器,步骤 4:用gdb调试程序(1)查看源文件在gdb中输入“l”(list)就可以查看程序源代码,一次显示10行;,注意:gdb命令“l”(list)列出源代码的时候,要确保原来的源程序还在,如果读者以为这象反汇

17、编一样给出代码,那就错了,其实只是列出源文件的内容。特别提示:“list”+行号:查看指定位置的代码,如“list 1”就是从第一行开始列出源代码。,(2)设置断点在gdb中设置断点命令是“b”(break),后面跟行号或者函数名。如:(gdb)b 10,35,1.3 gdb调试器,(3)查看断点信息用命令“info b”(info break)查看断点信息。,注意:gdb在一个程序中可以设置多个断点,有多个断点中断时,“Num”处显示断点序号。,(4)运行程序:输入“r”(run)开始运行程序。,注意:gdb默认从第一行开始运行,如果要从程序中指定行开始运行,只需输入“r”+行号。,(5)查

18、看变量值程序运行到断点处会自动暂停,输入“p 变量名”,36,1.3 gdb调试器,调试程序时,可能需要修改变量值,程序运行到断点处时,输入“set 变量=设定值”,例如给变量“a2”赋值11,输入“set a2=11”。gdb在显示变量值时都会在对应值前加“$n”标记,它是当前变量值的引用标记,以后想再引用此变量,可以直接使用“$n”,提高了调试效率。,注意:查看变量值,不能在程序结束后。,37,1.3 gdb调试器,(6)单步运行在断点处输入“n”(next)或者“s”(step)。它们之间的区别在于:若有函数调用时,“s”会进入该函数而“n”不会进入该函数。(7)继续运行程序输入“c”(

19、continue)命令恢复程序的正常运行,把剩余的程序执行完,并显示执行结果。(8)退出gdb环境:输入“q”(quit)命令。,思考题:此例中,如果比较的结果刚好相反,应该把断点设置在第几行?调试的时候还需要注意什么才能看出变量的值?,38,思考与实验,编写一个简单的c语言程序:输出两行文字“Linux下的c也不是太难嘛!”,在Linux下编辑、编译、运行。编写一个简单的c语言程序:根据输入的两个整数求平均值并且在终端输出,通过gcc编译器得到它的汇编程序文件。用gdb调试器调试上面第2题的程序,查看程序执行每一步变量的值,熟悉gdb的使用流程。编写一个c语言程序:打印输出所有“水仙花数”,用gdb调试程序(给出步骤,至少十步以上)。所谓“水仙花数”是指一个3位数,其各位数字立方和等于该数本身。例如,153是一水仙花数,因为153=1+5+3。,

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