《linux软件工程师C语言实用教程》第1章.ppt

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 root#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,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：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rootlocalhost 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.crootlocalhost 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“#include“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、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rootlocalhost 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 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”(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。,