前言
前面我們講了C語言的基礎(chǔ)知識，也了解了一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且講了有關(guān)C++的一些知識，也學(xué)習(xí)了一些Linux的基本操作，也了解并學(xué)習(xí)了有關(guān)Linux開發(fā)工具vim 、gcc/g++ 使用、yum工具以及git 命令行提交代碼也相信大家都掌握的不錯(cuò)，今天博主帶大家了解一下 —— Linux系統(tǒng)下的調(diào)試器-gdb、項(xiàng)目自動(dòng)化構(gòu)建工具-make/Makefile， 下面話不多說坐穩(wěn)扶好咱們要開車了?。?！??
一、什么是調(diào)試器
調(diào)試器是一種工具，用于幫助開發(fā)人員診斷和修復(fù)程序中的錯(cuò)誤。它可以讓你逐行執(zhí)行代碼，觀察變量的值，并提供有關(guān)程序執(zhí)行流程的詳細(xì)信息。
?一些常見的調(diào)試器包括：
- GDB（GNU調(diào)試器）：適用于C和C++等編程語言，可在命令行界面下使用。
- LLDB（LLVM調(diào)試器）：一款用于C、C++、Objective-C 和 Swift 的開源調(diào)試器，兼容多種平臺(tái)。
- Visual Studio Debugger：適用于Windows平臺(tái)的調(diào)試器，可與Microsoft Visual Studio集成使用。
- PyCharm Debugger：專為Python開發(fā)的調(diào)試器，可在PyCharm集成開發(fā)環(huán)境中使用。
- Xcode Debugger：適用于蘋果開發(fā)者的調(diào)試器，可在Mac和iOS設(shè)備上調(diào)試應(yīng)用程序。
?VS下的調(diào)試環(huán)境
?GDB命令行模式的調(diào)試
?調(diào)試器的一般使用步驟如下：
- 啟動(dòng)調(diào)試器，并將程序加載到調(diào)試器中。
- 設(shè)置斷點(diǎn)，這樣程序會(huì)在斷點(diǎn)處暫停執(zhí)行。
- 逐行執(zhí)行代碼，觀察變量的值和程序的行為。
- 使用調(diào)試器提供的命令和功能來檢查程序狀態(tài)、查找錯(cuò)誤并進(jìn)行修復(fù)。
- 在逐步執(zhí)行代碼時(shí)，可以觀察程序的執(zhí)行流程和控制流的變化。
- 跟蹤程序執(zhí)行流程，查找潛在的邏輯錯(cuò)誤和異常。
二、詳解 GDB - 調(diào)試器
1.使用前提
在使用GDB調(diào)試器之前，你需要滿足以下前提條件：
-
安裝GDB：首先，你需要在你的計(jì)算機(jī)上安裝GDB調(diào)試器。GDB是一個(gè)開源工具，可以從GNU項(xiàng)目的官方網(wǎng)站上下載并安裝，也可以運(yùn)行以下命令來安裝GDB調(diào)試器：
sudo apt install gdb這將下載并安裝GDB及其相關(guān)的依賴項(xiàng)。
-
編譯可執(zhí)行文件：GDB是用于調(diào)試可執(zhí)行文件的工具，因此你需要先編譯你的程序，并生成可執(zhí)行文件。你可以使用適合你的編程語言的編譯器來完成這個(gè)步驟。
-
了解編譯選項(xiàng)：為了能夠在GDB中正確地調(diào)試你的程序，你需要使用適當(dāng)?shù)木幾g選項(xiàng)來生成可調(diào)試的可執(zhí)行文件。對于大多數(shù)編譯器，你可以使用
-g選項(xiàng)來生成調(diào)試信息。例如，對于GCC編譯器，你可以使用以下命令來編譯帶有調(diào)試信息的可執(zhí)行文件：$ gcc -g your_program.c -o your_program這將生成一個(gè)名為
your_program的可執(zhí)行文件，其中包含調(diào)試信息，可以在GDB中使用。
2.經(jīng)常使用的命令
-
run：運(yùn)行程序。 -
break：設(shè)置斷點(diǎn)。例如，break main在程序的main函數(shù)處設(shè)置斷點(diǎn)。 -
next：執(zhí)行下一行代碼。 -
step：進(jìn)入函數(shù)調(diào)用并逐行執(zhí)行函數(shù)內(nèi)部的代碼。 -
continue：繼續(xù)執(zhí)行程序，直到下一個(gè)斷點(diǎn)或程序結(jié)束。 -
print：打印變量的值。例如，print x將打印變量x的值。 -
backtrace：查看調(diào)用棧，即程序執(zhí)行到當(dāng)前位置的函數(shù)調(diào)用序列。 -
set：修改變量的值。例如，set x = 10將把變量x的值設(shè)置為10。 -
watch：監(jiān)視表達(dá)式的值。當(dāng)表達(dá)式的值發(fā)生變化時(shí)，程序會(huì)暫停執(zhí)行并顯示相關(guān)信息。 -
info breakpoints：查看當(dāng)前設(shè)置的斷點(diǎn)信息。 -
delete：刪除斷點(diǎn)。例如，delete 1將刪除編號為1的斷點(diǎn)。 -
quit：退出GDB調(diào)試器。 -
info locals：查看當(dāng)前函數(shù)的局部變量。 -
info registers：查看CPU寄存器的值。 -
display：設(shè)置自動(dòng)顯示變量的值。例如，display x將在每次程序暫停時(shí)顯示變量x的值。 -
finish：執(zhí)行當(dāng)前函數(shù)的剩余部分，并返回到調(diào)用該函數(shù)的地方。 -
up：在調(diào)用棧中向上移動(dòng)一幀，查看調(diào)用當(dāng)前函數(shù)的上一層函數(shù)。 -
down：在調(diào)用棧中向下移動(dòng)一幀，返回到當(dāng)前函數(shù)調(diào)用的函數(shù)。 -
info threads：查看程序中的線程信息。 -
thread <thread-id>：切換到指定的線程。 -
set pagination off：關(guān)閉分頁功能，以便在顯示大量輸出時(shí)不會(huì)暫停。 -
record：啟用記錄功能，可以回放程序的執(zhí)行過程。 -
info functions：列出程序中定義的所有函數(shù)。 -
info sources：顯示當(dāng)前已加載的源文件列表。 -
run <arguments>：運(yùn)行程序并傳遞命令行參數(shù)。 -
set args <arguments>：設(shè)置程序運(yùn)行時(shí)的命令行參數(shù)。 -
set environment <variable=value>：設(shè)置程序運(yùn)行時(shí)的環(huán)境變量。 -
display /f <format> <expression>：以指定的格式顯示表達(dá)式的值。例如，display /x $eax以十六進(jìn)制格式顯示$eax寄存器的值。 -
info break：顯示所有斷點(diǎn)的信息，包括編號、位置和條件。 -
disable <breakpoint-number>：禁用指定編號的斷點(diǎn)。 -
enable <breakpoint-number>：啟用指定編號的斷點(diǎn)。 -
catch <exception>：捕捉指定的異常，當(dāng)發(fā)生該異常時(shí)程序會(huì)暫停。 -
watch <expression>：在表達(dá)式的值發(fā)生變化時(shí)暫停程序。 -
set logging on：打開日志記錄功能，將GDB會(huì)話輸出保存到日志文件中。
3.使用小技巧
?你可以只輸入命令的首字母來執(zhí)行GDB調(diào)試器命令。GDB支持命令的縮寫，只要輸入命令的唯一識別首字母即可。例如，你可以輸入b代替break，n代替next，s代替step等。這樣可以更快地輸入命令并提高你的工作效率。然而，如果有多個(gè)命令以相同的首字母開頭，GDB可能無法確定你要執(zhí)行的是哪個(gè)命令，此時(shí)你需要輸入更多的字符以區(qū)分命令。
?當(dāng)你在GDB調(diào)試器中按下回車鍵時(shí)，它會(huì)執(zhí)行上一條命令。這對于重復(fù)執(zhí)行相同的命令非常方便，特別是當(dāng)你需要多次執(zhí)行相同的調(diào)試操作時(shí)。只需按下回車鍵即可重復(fù)執(zhí)行上一條命令，無需重新輸入。這可以提高你的工作效率并簡化調(diào)試過程。
三、項(xiàng)目自動(dòng)化構(gòu)建工具 - make/Makefile
1. make命令
make是一個(gè)常用的構(gòu)建工具，它在Linux系統(tǒng)中廣泛使用。它的主要功能是根據(jù)指定的規(guī)則和依賴關(guān)系自動(dòng)化構(gòu)建和編譯工程項(xiàng)目。
?語法
make命令的基本語法：
make [選項(xiàng)] [目標(biāo)]
?常用選項(xiàng)
-
-f <文件>或--file=<文件>：指定使用的makefile文件，默認(rèn)為Makefile。 -
-C <目錄>或--directory=<目錄>：切換到指定的目錄后執(zhí)行make命令。 -
-n或--just-print：僅打印出要執(zhí)行的命令而不實(shí)際執(zhí)行。 -
-B或--always-make：無條件重新構(gòu)建所有目標(biāo)。 -
-j <并行數(shù)>或--jobs=<并行數(shù)>：指定并行執(zhí)行的任務(wù)數(shù)。
?常用操作
-
make：使用默認(rèn)的makefile文件執(zhí)行構(gòu)建，默認(rèn)構(gòu)建第一個(gè)目標(biāo)。 -
make <目標(biāo)>：指定構(gòu)建的目標(biāo)。 -
make clean：清理構(gòu)建產(chǎn)生的中間文件和目標(biāo)文件。 -
make install：安裝構(gòu)建生成的文件到系統(tǒng)目錄。 -
make distclean：執(zhí)行完全清理，將構(gòu)建的文件和中間文件都刪除。
?make命令的工作原理
-
make命令會(huì)檢查makefile文件，找到要構(gòu)建的目標(biāo)及其依賴關(guān)系。 - 如果目標(biāo)不存在或比其依賴項(xiàng)的修改時(shí)間要舊，則需要重新構(gòu)建該目標(biāo)。
- 根據(jù)
makefile文件中定義的規(guī)則和命令，執(zhí)行構(gòu)建操作。
?make命令的優(yōu)勢：
- 自動(dòng)化構(gòu)建：根據(jù)規(guī)則和依賴關(guān)系，只編譯需要更新的文件，提高構(gòu)建效率。
- 并行構(gòu)建：使用
-j選項(xiàng)可以指定并行執(zhí)行的任務(wù)數(shù)，加快構(gòu)建速度。 - 依賴關(guān)系管理：通過定義依賴關(guān)系，確保被修改的文件及其相關(guān)文件被正確地重新構(gòu)建。
2.Makefile文件
Makefile是一種用于構(gòu)建和管理項(xiàng)目的配置文件，在Linux系統(tǒng)中廣泛使用。它定義了項(xiàng)目中的目標(biāo)、依賴關(guān)系以及構(gòu)建命令等信息。
?Makefile的基本結(jié)構(gòu)
一個(gè)典型的Makefile文件包含了一系列規(guī)則和命令，每個(gè)規(guī)則由以下幾個(gè)部分組成：
<目標(biāo)>: <依賴關(guān)系>
<命令1>
<命令2>
...
-
<目標(biāo)>：表示需要構(gòu)建的文件或目標(biāo)。它可以是一個(gè)可執(zhí)行文件、庫文件、中間文件等。Makefile中可以定義多個(gè)目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)對應(yīng)一個(gè)規(guī)則。 -
<依賴關(guān)系>：表示目標(biāo)所依賴的文件或其他目標(biāo)。當(dāng)依賴關(guān)系中的文件被修改時(shí)，相關(guān)的目標(biāo)需要被重新構(gòu)建。 -
<命令>：構(gòu)建目標(biāo)所執(zhí)行的命令?？梢允蔷幾g源代碼、鏈接、復(fù)制文件等操作。
?Makefile文件中常用的指令和語法
-
$(變量名)：使用變量?？梢远x和使用變量來簡化Makefile中的重復(fù)代碼。 -
=或:=：變量賦值。使用=表示簡單賦值，使用:=表示延遲賦值（變量的值在首次使用時(shí)確定，之后不再改變）。 -
#：注釋符號，用于注釋說明。 -
@：靜默模式。在命令前添加@符號，表示執(zhí)行命令時(shí)不打印命令本身。 -
if...endif：條件判斷語句。根據(jù)條件判斷是否執(zhí)行命令。 -
for...endfor：循環(huán)語句?？梢员闅v列表中的元素執(zhí)行命令。
Makefile文件中常用的內(nèi)置變量：
-
CC：C 編譯器的名稱。默認(rèn)為cc。 -
CFLAGS：C 編譯器的選項(xiàng)。如-Wall表示打開所有警告。 -
LDFLAGS：鏈接器的選項(xiàng)。如-lm表示鏈接數(shù)學(xué)庫。 -
CPPFLAGS：預(yù)處理器的選項(xiàng)。如-I添加頭文件搜索路徑。
?Makefile的約定和慣例
-
clean：一般會(huì)定義一個(gè)clean目標(biāo)，用于清理生成的目標(biāo)文件和中間文件。 -
all：一般會(huì)定義一個(gè)all目標(biāo)，用于構(gòu)建項(xiàng)目的所有目標(biāo)。 -
.PHONY：聲明一些偽目標(biāo)，表示目標(biāo)不對應(yīng)任何實(shí)際的文件。常用于定義用于執(zhí)行命令而非產(chǎn)生具體文件的目標(biāo)。
?Makefile的工作原理
- 當(dāng)執(zhí)行
make命令時(shí)，它會(huì)讀取當(dāng)前目錄下的Makefile文件。 -
Makefile文件中定義的依賴關(guān)系和構(gòu)建規(guī)則會(huì)被解析，并根據(jù)修改時(shí)間和依賴關(guān)系確定需要重新構(gòu)建的目標(biāo)。 - 根據(jù)規(guī)則執(zhí)行構(gòu)建命令，生成目標(biāo)文件。
?這里給出一個(gè)簡單的例子來說明Makefile的使用。假設(shè)我們有一個(gè) C 語言項(xiàng)目，包含兩個(gè)源文件：main.c 和 helper.c，它們需要分別編譯成目標(biāo)文件，并鏈接為可執(zhí)行文件。
在這個(gè)例子中，我們首先定義了變量 CC 和 CFLAGS，分別表示使用的 C 編譯器和編譯器選項(xiàng)。
然后，我們定義了默認(rèn)的構(gòu)建目標(biāo) all，它依賴于目標(biāo)文件 myapp。
myapp 目標(biāo)表示生成可執(zhí)行文件myapp，它依賴于對象文件 main.o 和 helper.o。該規(guī)則包含了鏈接命令，將這兩個(gè)目標(biāo)文件鏈接為可執(zhí)行文件。
main.o 和 helper.o 目標(biāo)分別表示編譯 main.c 和 helper.c，它們都依賴于對應(yīng)的源文件。這些規(guī)則包含了編譯命令，將源文件編譯為目標(biāo)文件。
最后，我們定義了一個(gè) clean 目標(biāo)，用于清理生成的可執(zhí)行文件和目標(biāo)文件。
使用 make 命令執(zhí)行這個(gè) Makefile 文件時(shí)，它會(huì)自動(dòng)根據(jù)依賴關(guān)系進(jìn)行構(gòu)建。例如，如果修改了 main.c，那么只會(huì)重新編譯 main.o 和 myapp，而不需要重新編譯 helper.o。
通過這樣的 Makefile 文件，我們可以方便地構(gòu)建和管理項(xiàng)目，簡化了編譯和鏈接操作。
總結(jié)
本文介紹了調(diào)試器和自動(dòng)化構(gòu)建工具的基本概念和使用方法。調(diào)試器是一種幫助程序員診斷和修復(fù)程序錯(cuò)誤的工具，常用的調(diào)試器是GDB，它提供了設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、查看變量值等功能。自動(dòng)化構(gòu)建工具是一種用于管理項(xiàng)目構(gòu)建的工具，常用的工具是make，它通過makefile文件定義構(gòu)建規(guī)則和依賴關(guān)系，可以自動(dòng)化執(zhí)行編譯、鏈接等操作。通過使用調(diào)試器和自動(dòng)化構(gòu)建工具，程序員可以更高效地調(diào)試和構(gòu)建項(xiàng)目，提高開發(fā)效率和代碼質(zhì)量。
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到了這里，關(guān)于【探索Linux】—— 強(qiáng)大的命令行工具 P.6（調(diào)試器-gdb、項(xiàng)目自動(dòng)化構(gòu)建工具-make/Makefile）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
