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运行 gcc/egcs
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gcc/egcs 的主要选项
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gdb
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gdb 的常用命令
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gdb 使用范例
*
其他程序/库工具 (ar, objmp, nm, size, strings, strip, ...)
* 创建和使用静态库
* 创建和使用共享库
* 使用高级共享库特性
1.7.1 运行 gcc/egcs
Linux 中最重要的软件开发工具是 GCC。GCC 是 GNU 的 C 和 C++ 编译器。实际上，GCC 能够编译三种语言：C、C++ 和 Object C（C 语言的一种面向对象扩展）。利用 gcc 命令可同时编译并连接 C 和 C++ 源程序。
#DEMO#: hello.c
如果你有两个或少数几个 C 源文件，也可以方便地利用 GCC 编译、连接并生成可执行文件。例如，假设你有两个源文件 main.c 和 factorial.c 两个源文件，现在要编译生成一个计算阶乘的程序。
-----------------------
清单 factorial.c
-----------------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int factorial (int n)
{
if (n <= 1)
return 1;
else
return factorial (n - 1) * n;
}
-----------------------
-----------------------
清单 main.c
-----------------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int factorial (int n);
int main (int argc, char **argv)
{
int n;
if (argc < 2) {
printf ("Usage: %s n\n", argv [0]);
return -1;
}
else {
n = atoi (argv[1]);
printf ("Factorial of %d is %d.\n", n, factorial (n));
}
return 0;
}
-----------------------
利用如下的命令可编译生成可执行文件，并执行程序：
$ gcc -o factorial main.c factorial.c
$ ./factorial 5
Factorial of 5 is 120.
GCC 可同时用来编译 C 程序和 C++ 程序。一般来说，C 编译器通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是 C++ 程序。在 Linux 中，C 源文件的后缀名为 .c，而 C++ 源文件的后缀名为 .C 或 .cpp。
但是，gcc 命令只能编译 C++ 源文件，而不能自动和 C++ 程序使用的库连接。因此，通常使用 g++ 命令来完成 C++ 程序的编译和连接，该程序会自动调用 gcc 实现编译。假设我们有一个如下的 C++ 源文件（hello.C）：
#include <iostream.h>
void main (void)
{
cout << "Hello, world!" << endl;
}
则可以如下调用 g++ 命令编译、连接并生成可执行文件：
$ g++ -o hello hello.C
$ ./hello
Hello, world!
1.7.2 gcc/egcs 的主要选项
表 1-3 gcc 命令的常用选项
选项 解释
-ansi 只支持 ANSI 标准的 C 语法。这一选项将禁止 GNU C 的某些特色，
例如 asm 或 typeof 关键词。
-c 只编译并生成目标文件。
-DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏。
-DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定义 MACRO 宏。
-E 只运行 C 预编译器。
-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
-IDIRECTORY 指定额外的头文件搜索路径DIRECTORY。
-LDIRECTORY 指定额外的函数库搜索路径DIRECTORY。
-lLIBRARY 连接时搜索指定的函数库LIBRARY。
-m486 针对 486 进行代码优化。
-o FILE 生成指定的输出文件。用在生成可执行文件时。
-O0 不进行优化处理。
-O 或 -O1 优化生成代码。
-O2 进一步优化。
-O3 比 -O2 更进一步优化，包括 inline 函数。
-shared 生成共享目标文件。通常用在建立共享库时。
-static 禁止使用共享连接。
-UMACRO 取消对 MACRO 宏的定义。
-w 不生成任何警告信息。
-Wall 生成所有警告信息。
#DEMO#
MiniGUI 的编译选项
1.7.3 gdb
GNU 的调试器称为 gdb，该程序是一个交互式工具，工作在字符模式。在 X Window 系统中，
有一个 gdb 的前端图形工具，称为 xxgdb。gdb 是功能强大的调试程序，可完成如下的调试
任务：
* 设置断点；
* 监视程序变量的值；
* 程序的单步执行；
* 修改变量的值。
在可以使用 gdb 调试程序之前，必须使用 -g 选项编译源文件。可在 makefile 中如下定义
CFLAGS 变量：
CFLAGS = -g
运行 gdb 调试程序时通常使用如下的命令：
gdb progname
在 gdb 提示符处键入help，将列出命令的分类，主要的分类有：
* aliases：命令别名
* breakpoints：断点定义；
* data：数据查看；
* files：指定并查看文件；
* internals：维护命令；
* running：程序执行；
* stack：调用栈查看；
* statu：状态查看；
* tracepoints：跟踪程序执行。
键入 help 后跟命令的分类名，可获得该类命令的详细清单。
#DENO#
1.7.4 gdb 的常用命令
表 1-4 常用的 gdb 命令
命令 解释
break NUM 在指定的行上设置断点。
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。
clear 删除设置在特定源文件、特定行上的断点。其用法为：clear FILENAME:NUM。
continue 继续执行正在调试的程序。该命令用在程序由于处理信号或断点而
导致停止运行时。
display EXPR 每次程序停止后显示表达式的值。表达式由程序定义的变量组成。
file FILE 装载指定的可执行文件进行调试。
help NAME 显示指定命令的帮助信息。
info break 显示当前断点清单，包括到达断点处的次数等。
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。
kill 终止正被调试的程序。
list 显示源代码段。
make 在不退出 gdb 的情况下运行 make 工具。
next 在不单步执行进入其他函数的情况下，向前执行一行源代码。
print EXPR 显示表达式 EXPR 的值。
1.7.5 gdb 使用范例
-----------------
清单 一个有错误的 C 源程序 bugging.c
-----------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
static char buff [256];
static char* string;
int main ()
{
printf ("Please input a string: ");
gets (string);
printf ("\nYour string is: %s\n", string);
}
-----------------
上面这个程序非常简单，其目的是接受用户的输入，然后将用户的输入打印出来。该程序使用了
一个未经过初始化的字符串地址 string，因此，编译并运行之后，将出现 Segment Fault 错误：
$ gcc -o test -g test.c
$ ./test
Please input a string: asfd
Segmentation fault (core mped)
为了查找该程序中出现的问题，我们利用 gdb，并按如下的步骤进行：
1．运行 gdb bugging 命令，装入 bugging 可执行文件；
2．执行装入的 bugging 命令；
3．使用 where 命令查看程序出错的地方；
4．利用 list 命令查看调用 gets 函数附近的代码；
5．唯一能够导致 gets 函数出错的因素就是变量 string。用 print 命令查看 string 的值；
6．在 gdb 中，我们可以直接修改变量的值，只要将 string 取一个合法的指针值就可以了，为
此，我们在第 11 行处设置断点；
7．程序重新运行到第 11 行处停止，这时，我们可以用 set variable 命令修改 string 的取值；
8．然后继续运行，将看到正确的程序运行结果。
#DEMO#
1.7.6 其他程序/库工具
strip：
nm：
size：
string：
1.7.7 创建和使用静态库
创建一个静态库是相当简单的。通常使用 ar 程序把一些目标文件（.o）组合在一起，成为一个单独的库，然后运行 ranlib，以给库加入一些索引信息。
1.7.8 创建和使用共享库
特殊的编译和连接选项
-D_REENTRANT 使得预处理器符号 _REENTRANT 被定义，这个符号激活一些宏特性。
-fPIC 选项产生位置独立的代码。由于库是在运行的时候被调入，因此这个
选项是必需的，因为在编译的时候，装入内存的地址还不知道。如果
不使用这个选项，库文件可能不会正确运行。
-shared 选项告诉编译器产生共享库代码。
-Wl,-soname -Wl 告诉编译器将后面的参数传递到连接器。而 -soname 指定了
共享库的 soname。
＃ 可以把库文件拷贝到 /etc/ld.so.conf 中列举出的任何目录中，并以
root 身份运行 ldconfig；或者
＃ 运行 export LD_LIBRARY_PATH='pwd'，它把当前路径加到库搜索路径中去。
1.7.9 使用高级共享库特性
1. ldd 工具
ldd 用来显示执行文件需要哪些共享库, 共享库装载管理器在哪里找到了需要的共享库.
2. soname
共享库的一个非常重要的，也是非常难的概念是 soname——简写共享目标名（short for shared object name）。这是一个为共享库（.so）文件而内嵌在控制数据中的名字。如前面提到的，每一个程序都有一个需要使用的库的清单。这个清单的内容是一系列库的 soname，如同 ldd 显示的那样，共享库装载器必须找到这个清单。
soname 的关键功能是它提供了兼容性的标准。当要升级系统中的一个库时，并且新库的 soname 和老的库的 soname 一样，用旧库连接生成的程序，使用新的库依然能正常运行。这个特性使得在 Linux 下，升级使用共享库的程序和定位错误变得十分容易。
在 Linux 中，应用程序通过使用 soname，来指定所希望库的版本。库作者也可以通过保留或者改变 soname 来声明，哪些版本是相互兼容的，这使得程序员摆脱了共享库版本冲突问题的困扰。
查看/usr/local/lib 目录，分析 MiniGUI 的共享库文件之间的关系
3. 共享库装载器
当程序被调用的时候，Linux 共享库装载器（也被称为动态连接器）也自动被调用。它的作用是保证程序所需要的所有适当版本的库都被调入内存。共享库装载器名字是 ld.so 或者是 ld-linux.so，这取决于 Linux libc 的版本，它必须使用一点外部交互，才能完成自己的工作。然而它接受在环境变量和配置文件中的配置信息。
文件 /etc/ld.so.conf 定义了标准系统库的路径。共享库装载器把它作为搜索路径。为了改变这个设置，必须以 root 身份运行 ldconfig 工具。这将更新 /etc/ls.so.cache 文件，这个文件其实是装载器内部使用的文件之一。
可以使用许多环境变量控制共享库装载器的操作（表1-4+）。
表 1-4+ 共享库装载器环境变量
变量 含义
LD_AOUT_LIBRARY_PATH 除了不使用 a.out 二进制格式外，与 LD_LIBRARY_PATH 相同。
LD_AOUT_PRELOAD 除了不使用 a.out 二进制格式外，与 LD_PRELOAD 相同。
LD_KEEPDIR 只适用于 a.out 库；忽略由它们指定的目录。
LD_LIBRARY_PATH 将其他目录加入库搜索路径。它的内容应该是由冒号
分隔的目录列表，与可执行文件的 PATH 变量具有相同的格式。
如果调用设置用户 ID 或者进程 ID 的程序，该变量被忽略。
LD_NOWARN 只适用于 a.out 库；当改变版本号是，发出警告信息。
LD_PRELOAD 首先装入用户定义的库，使得它们有机会覆盖或者重新定义标准库。
使用空格分开多个入口。对于设置用户 ID 或者进程 ID 的程序，
只有被标记过的库才被首先装入。在 /etc/ld.so.perload 中指定
了全局版本号，该文件不遵守这个限制。
4. 使用 dlopen
另外一个强大的库函数是 dlopen()。该函数将打开一个新库，并把它装入内存。该函数主要用来加载库中的符号，这些符号在编译的时候是不知道的。比如 Apache Web 服务器利用这个函数在运行过程中加载模块，这为它提供了额外的能力。一个配置文件控制了加载模块的过程。这种机制使得在系统中添加或者删除一个模块时，都不需要重新编译了。
可以在自己的程序中使用 dlopen()。dlopen() 在 dlfcn.h 中定义，并在 dl 库中实现。它需要两个参数：一个文件名和一个标志。文件名可以是我们学习过的库中的 soname。标志指明是否立刻计算库的依赖性。如果设置为 RTLD_NOW 的话，则立刻计算；如果设置的是 RTLD_LAZY，则在需要的时候才计算。另外，可以指定 RTLD_GLOBAL，它使得那些在以后才加载的库可以获得其中的符号。
当库被装入后，可以把 dlopen() 返回的句柄作为给 dlsym() 的第一个参数，以获得符号在库中的地址。使用这个地址，就可以获得库中特定函数的指针，并且调用装载库中的相应函数。
② Linux .so库的使用
新建一个sort.c文件，写一个最简单的排序
使用 gcc -o libsort.so -fPIC -shared sort.c 产生libsort.so库。
.so库有两种调用方法：
新建main.c文件：
使用命令 gcc -o main main.c -lsort -L. 编译。
新建main2.c文件：
使用命令 gcc -o main2 main2.c -ldl 编译。动态加载.so库的话需要-ldl。
运行./main2后输出递增序列，调用成功。
③ gcc 生成动态库时-fpic选项是什么意思
使用 -fPIC 选项，会生成 PIC 代码。.so 要求为 PIC，以达到动态链接的目的，否则，无法实现动态链接。x0dx0anon-PIC 与 PIC 代码的区别主要在于 access global data, jump label 的不同。x0dx0a比如一条 access global data 的指令，x0dx0anon-PIC 的形势是：ld r3, var1x0dx0aPIC 的形式则是：ld r3, var1-offset@GOT,意思是从 GOT 表的 index 为 var1-offset 的地方处x0dx0a指示的地址处装载一个值,即 var1-offset@GOT 处的4个 byte 其实就是 var1 的地址。这个地址只有在运行的时候才知道，x0dx0a是由 dynamic-loader(ld-linux.so) 填进去的。x0dx0a再比如 jump label 指令x0dx0anon-PIC 的形势是：jump printf ，意思是调用 printf。x0dx0aPIC 的形式则是：jump printf-offset@GOT,意思是跳到 GOT 表的 index 为 printf-offset 的地方处x0dx0a指示的地址去执行，这个地址处的代码摆放在 .plt section，每个外部函数对应一段这样的代码，其功能是呼叫x0dx0adynamic-loader(ld-linux.so) 来查找函数的地址(本例中是 printf)，然后将其地址写到 GOT 表的 index 为 printf-offset 的地方，x0dx0a同时执行这个函数。这样，第2次呼叫 printf 的时候，就会直接跳到 printf 的地址，而不必再查找了。x0dx0aGOT 是 data section, 是一个 table, 除专用的几个 entry，每个 entry 的内容可以再执行的时候修改；x0dx0aPLT 是 text section, 是一段一段的 code，执行中不需要修改。x0dx0a每个 target 实现 PIC 的机制不同，但大同小异。x0dx0a比如 MIPS 没有 .plt, 而是叫 .stub，功能和 .plt 一样。
④ linux有什么命令可以提取指定的字符串
1. 例子
提取字符串以下字符串 error: 与 : 之间的子字符串。并消除空格。
"src/network/misc/nv_net_udp.c:17:fatalerror:nv_net_tools.h:Nosuchfileordirectory"1
2. 命令
echo"src/network/misc/nv_net_udp.c:17:fatalerror:nv_net_tools.h:Nosuchfileordirectory"|sed-r's/.*error:(.*):.*/1/'|seds/[[:space:]]//g1
该命令涉及 sed 命令的’反向引用’章节, 1 代表 (.*)
3. 结果
nv_net_tools.h1
4. 拓展 ： 解决编译错误
leon$makeclean&&makeallarm-hisiv100nptl-linux-gcc-c-fPIC-Wall-g-ggdb-O0-DHI3518_CHIP-DLINUX-I./src/include-I./src/include/common-I./src/include/camera-I./src/include/conf-I./src/include/log-I./src/include/network-I./src/include/upnp-I/home/leon/nvc/arm-hisiv100nptl-linux/includesrc/common/nv_conf.c-obuild/objs/hi3518/src/common/nv_conf.o/*省略中间部分*/arm-hisiv100nptl-linux-gcc-c-fPIC-Wall-g-ggdb-O0-DHI3518_CHIP-DLINUX-I./src/include-I./src/include/common-I./src/include/camera-I./src/include/conf-I./src/include/log-I./src/include/network-I./src/include/upnp-I/home/leon/nvc/arm-hisiv100nptl-linux/includesrc/network/misc/nv_net_udp.c-obuild/objs/hi3518/src/network/misc/nv_net_udp.o
src/network/misc/nv_net_udp.c:17:fatalerror:nv_net_tools.h:Nosuchfileordirectory
compilationterminated.make:***[build/objs/hi3518/src/network/misc/nv_net_udp.o]Error112345678
note: 在以上编译过程中我们发现,编译器提示说找不到nv_net_tools.h文件，而现实中我们也不需要这个文件的包含了，需要删除包含nv_net_tools.h 文件中的该行代码。
5.字符串提取 (命令行)
目标字符串
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":012
需要提取 from , to, url , md5, level 等5个关键字后面的内容。
//提取 from 内容echo
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0|sed"s/.*from:(.*)/1/"|cut-d','-f1
//提取 to 内容echo
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0|sed"s/.*to:(.*)/1/"|cut-d','-f1
//提取 url 内容echo
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0|sed"s/.*url:(.*)/1/"|cut-d','-f1
//提取 md5 内容echo
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0|sed"s/.*md5:(.*)/1/"|cut-d','-f1
//提取 level 内容echo
"from":"0802070975","to":"0802071013","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0|sed"s/.*level:(.*)/1/"|cut-d','-f112345678910111213141516
6.字符串提取 (脚本文件)
ret_val=""from":"0804020982","to":"0804020998","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0"
echoret_valis:[$ret_val]from="$(echo$ret_val|sed's/.*from":(.*)/1/'|cut-d','-f1|sed's/"//g')"
echofrom:$from
to="$(echo$ret_val|sed's/.*to":(.*)/1/'|cut-d','-f1|sed's/"//g')"
echoto:$to
url="$(echo$ret_val|sed's/.*url":(.*)/1/'|cut-d','-f1|sed's/"//g')"
echourl:$url
md5="$(echo$ret_val|sed's/.*md5":(.*)/1/'|cut-d','-f1|sed's/"//g')"
echomd5:$md5
level="$(echo$ret_val|sed's/.*level":(.*)/1/'|cut-d','-f1|sed's/"//g')"
echolevel:$
执行结果：
ret_valis:["from":"0804020982","to":"0804020998","url":"http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gz","md5":"","level":0]
from:0804020982
to:0804020998
url:http://cn.update.mynetvue.com:8060/firmware/.tar.gzmd5:
level:0
I.总结
要注意命令行执行，与脚本文件执行之间的差异性。
⑤ matlab在linux下生成的动态链接库怎么用
动态库的生成
1>首先生成目标文件，但是此时要加编译器选项-fpic和链接器选项-shared，
gcc -fpic -c add.c
gcc -fpic -c sub.c
生成中间文件add.o和sub.o
2>其次生成动态库
gcc -shared –o libtiger.so add.o sub.o
生成动态库libtiger.so,libtiger.so就是我们生成的目标动态库。我们以后使用动态库和main.c程序生成可执行程序
说明：
以上两部也可以合成一步搞定:
gcc -fpic -shared add.c sub.c -o libtiger.so
2.使用动态链接库
在编译程序时，使用动态链接库和静态库是一致的，使用”-l库名”的方式，在生成可执行文件的时候会链接库文件。
1>使用命令：
gcc -o main main.c -L ./ -ltiger
2>-L指定动态链接库的路劲，-ldtiger链接库函数tiger。-ltiger是动态库的调用规则。Linux系统下的动态库命名方式是lib*.so,而在链接时表示位-l*,*是自己命名的库名。
3>但是程序会提示如下错误
error while loading shared libraries: libtiger.so: cannot open shared object file: No such file or direct
这是因为程序运行时没有找到动态链接库造成的。程序编译时链接动态库和运行时使用动态链接库的概念是不同的，在运行时，程序链接的动态链接库需要在系统目录下才行。
4>使用以下方法可以解决此问题
a. 在linux下最方便的解决方案是拷贝libtiger.so到绝对目录 /lib 下(但是,要是超级用户才可以，因此要使用sudo哦，亲)。就可以生成可执行程序了
b.第二种方法是：将动态链接库的目录放到程序搜索路径中，可以将库的路径加到环境变量LD_LIBRARY_PATH中实现：
export LD_LIBRARY_PATH=`pwd`:$LD_LIBRARY_PATH
⑥ 面试 | Linux 下的动态链接库问题
在 Linux 开发时，我们经常会看到一些形如 xxx.so 的名称出现，其中 so 是 Shared Object 的缩写，即可以共享的目标文件，也就是我们所称为的动态链接库，和在 Windows 下大家玩 游戏 时遇到的 xxx.dll 错误中的文件是一个类型的。
面试中经常会问到以下问题：
库是写好的现有的，成熟的，可以复用的代码。现实中每个程序都要依赖很多基础的底层库，不可能每个人的代码都从零开始，因此库的存在意义非同寻常。本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。
库有两种：
在一个程序的编译过程中，分为以下几个步骤： 预处理 ， 编译 ， 汇编 ， 链接 。本文中讨论的链接库就是针对最后一个步骤“链接”而言的。
动态库和静态库的区别
左图为静态链接库，右图为动态链接库
对于静态链接库而言在链接阶段，会将汇编生成的“目标文件.o”与引用到的库一起链接打包到可执行文件中。因此对应的链接方式称为静态链接：
静态链接可以理解为最后生成了一个“单文件免安装绿色版”的程序，优点在于移植的时候只需要移动这一个文件，缺点在于文件体积非常大，为了解决这样的问题，就有了动态链接库。动态链接库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行时才被载入。
动态库连接到系统空间，如果多个程序连接了同一个库，那么只需要一份，优点在于编译程序的时候不会将对应的库文件全部打包在生成的程序中，而是保留了到对应库的链接，缺点就是移植的时候如果只移动了对应的程序没有安装相关的库的话，就会看到类似以下喜闻乐见的结果了。
在 Linux 下一个动态库有y三个不同名字的文件组成：
当程序在内部列出所需要的链接库时，仅仅使用 soname。当你创建一个链接库时，使用 real name。安装一个新的链接库时，把它复制到一个DLL文件夹里，然后运行程序 ldconfig。ldconfig 检查存在的 real name 文件，并且创建指向它符号链接 soname 文件。可能大家比较常见到的有 libsodium 等。
有了上面关于库的一些基础知识之后，我们可以开始尝试创建一个动态库来供程序使用了。
比如我们有一个求最大值的函数 max(int a,int b,int c) ，放在文件 max.c 中文件内容如下：
可以通过：
将其编译为共享库，-fPIC是编译选项，PIC是 Position Independent Code 的缩写，表示要生成位置无关的代码，这是动态库需要的特性； -shared是链接选项，告诉 gcc 生成动态库而不是可执行文件。为了让用户知道我们的动态库中有哪些接口可用，我们需要编写对应的头文件，比如可以写一个 max.h ：
设置一个驱动函数来测试我们编写的动态库：
通过 gcc test.c -L. -lmax来生成 a.out，其中-lmax表示要链接 libmax.so，-L.表示搜索要链接的库文件时包含当前路径。
但是这样直接运行的话，会出现一个错误：
由于 Linux 是通过/etc/ld.so.cache文件搜寻要链接的动态库的，而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的，本次使用的动态库 libmax.so 并不在对应的目录下，就会导致程序无法找到对应的动态链接库，这样我们的解决方法有二：
小结
动态链接库是各个系统中的一个重要的组成部分且在 Linux 开发相关领域中尤为重要，也是一个面试的高频考点，除了动态链接库以外，还有以下相关知识也是高频考点，在面试前一定要准备好：
本文作者：Nova Kwok