Linux下vim編輯、makefile編譯、GDB調試

Linux環境下C語言編程

1 .序

       筆者又來更新博客了，每次立下Flag說要一週一次更新博客，但總是拖，最後奈何4月份只更新了一次，說明四月份又渾渾噩噩度過了一個月，不過值得可喜的是筆者在4月份找了一份實習工作，在裏面做嵌入式軟件開發，目前負責QT的開發。

       筆者目前的Linux環境是ubantu16.04，gnome桌面環境，使用Linux系統時間久了不免產生審美疲勞，所以筆者就換了個MacOS的主題環境，果然界面煥然一新，又可以開開心心的編程了。附上桌面環境圖。

2.Vim的相關操作

  在Linux下各種文件的配置信息，難免會用到編輯器，而Vim就是一款強大的編輯器，當然C語言的編程也需要Vim編輯器輸入，有很多人覺得VIm的操作繁瑣，不容易記住很多指令，不過筆者覺得只要記住常用幾個指令就足以應付這些了。

(1)命令行模式，

  控制光標的移動、進行復制、粘貼、刪除撤銷等操作。通過 Ctrl+[ 可以返回到命令行模式。

  光標的移動通過上下左右 鍵來進行移動，當然也可以通過k j h l 來移動，使用字母鍵進行字符移動時，可以在其前面加數字，表示在對應的放下上進行移動。

  dd：表示刪除一行，類似的ndd刪除本行及下面的n行
  yy：複製一行，nyy複製當前行和下面的n行
  p：粘貼
  u：撤銷

(2)插入模式，

  只有在插入模式下，纔可以進行文字的輸入，按字母 i 可以進入插入模式，就能正常的進行操作了，就類似於word的操作一樣了，然後上文也說過了，通過 Ctrl + [ 可以退出插入模式，進入命令行模式。

(3)底行模式

  在退出插入模式後，按：可以進入底行模式，在底行模式下，可以進行文件的保存和退出。
   :q ：不保存直接退出vim編輯器。
   :q! ：不保存強制退出vim編輯器。
   :wq ：保存退出vim編輯器。

3.C語言編程

   C語言的編程，必然需要編譯鏈接成可執行文件。當然一般的C語言運行過程需要經過：預處理→編譯→彙編→鏈接→可執行文件。在Linux環境下，可以使用gcc來編譯鏈接生成可執行文件。

1. 預處理
   下文中可以看到，經過預處理之後，編譯器已經把需要包含的頭文件編譯到.i文件當中。-E

#include<stdio.h>
int main()
{
  int i,j;
  for(i=0,j=5;i<j;i++)
    printf("%d Hello World!",i);
  return 0; 
}

gcc test.c -o test.i -E

extern int pclose (FILE *__stream);
extern char *ctermid (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
#912 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern void flockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int ftrylockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
#942 "/usr/include/stdio.h" 3 4
#2 "test.c" 2
#2 "test.c"
int main()
{
  int i,j;
  for(i=0,j=5;i<j;i++)
    printf("%d Hello World!",i);
  return 0;
}

2. 編譯
   編譯階段，就是編譯器把源代碼編譯成.s彙編程序，可以試着點開.s文件查看一下。-s

gcc test.i -o test.s -S

.LC0:
        .string "%d Hello World!"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
.LFB0:
        .cfi_startproc
        pushq   %rbp
        .cfi_def_cfa_offset 16
        .cfi_offset 6, -16
        movq    %rsp, %rbp
        .cfi_def_cfa_register 6
        subq    $16, %rsp
        movl    $0, -8(%rbp)
        movl    $5, -4(%rbp)
        jmp     .L2

3. 彙編
   將彙編語言源程序彙編成目標文件。-c

gcc test.s -o test.o -c

4. 鏈接
   將目標程序鏈接相應的庫函數生成可執行文件，之後執行，可以看到成功正確執行函數功能。

gcc test.o -o test
./test
0 Hello World!1 Hello World!2 Hello World!3 Hello World!4 Hello World!

*****不過正常直接一步就可以生成可執行文件來運行。

gcc test.c -o test
./test 
0 Hello World!1 Hello World!2 Hello World!3 Hello World!4 Hello World!

makefile文件的使用

   當然這只是單文件的C語言運行，如果涉及到多個文件的編譯的時候，就需要注意到編譯順序了，被調用的文件需要先編譯產生.o文件，然後再配合調用函數的.o文件一起生成可執行文件。接下來舉個栗子。

  主函數test.c文件,主要包含子文件：print.c、hello.c、和Add.c文件，都在主函數中調用。

#include<stdio.h>
#include"print.h"
#include"hello.h"
#include"Add.h"
int main()
{
 int a,b;
  hello();
  printf("請輸入兩個計算的數\n");
  scanf("%d\n %d",&a,&b);
  int c=Add(a,b);
  print(c);
  printf("\n結束！");
  printf("終於學會make編譯了！\n");
  return 0;
}

hello.c和hello.h文件：也主要是打印，負責剛開始的內容輸出。

#include"hello.h"
void hello()
{
  printf("hello,world,今天開始學習make編譯！\n");
}

//接下來是hello.h文件 ，只是負責對使用的函數進行聲明。
#include<stdio.h>
void hello();

print.c和printf.h文件：主要負責打印，當然直接就可以使用printf，我這裏是爲了說明生成可執行文件的編譯順序。

#include<stdio.h>
#include"print.h"
void print(int c)
{
   printf("c=%d ",c);
}

//接下來是print.h文件 ，只是負責對使用的函數進行聲明。
#include"stdio.h"
void print(int c);

Add.c和Add.h文件：主要是對輸入的兩個數進行相加，返回輸出結果，也是在主函數中調用。

#include<stdio.h>
#include"Add.h"
int Add(int a,int b)
{
   int c=a+b;
   return c;
}
//接下來是Add.h文件 ，只是負責對使用的函數進行聲明。
#include"stdio.h"
int Add(int a,int b);

   由於在主函數中先調用的hello.c文件，所以你就先編譯hello.c生成.o文件，當然你如果先編譯Add.c或者print.c也是可以的，因爲他們三個沒有互相調用，當如果hello.c調用print.c中的函數，這個時候你就需要先編譯print.c文件，然後才能編譯hello.c文件。

   之後再將生成的目標文件鏈接相應的庫生成可執行文件。接下來，就按照講的順序來編譯運行鏈接運行一下程序。

gcc hello.c -o hello.o -c
gcc Add.c -o Add.o -c
gcc print.c -o print.o -c
gcc test.c -o test.o -c

gcc test.o print.o hello.o Add.o -o test

./test

hello,world,今天開始學習make編譯！
請輸入兩個計算的數
12
34 
c=46 
結束！終於學會make編譯了！

   是不是有一點小開心，自己今天終於有收穫了，進步就是這樣一點點來的。
   當然如果每次修改一下程序都要這樣編譯一下，是不是會覺得很浪費時間，當然這還是隻有幾個文件，如果出現上百個文件，豈不是時間都花在編譯指令上了，調試起來太麻煩了，所以就出現了makefile文件。

   makefile文件中主要放的就是你程序的編譯指令，通過make就可以直接執行makefile文件中的指令，就進行編譯了，無需再慢慢每個文件進行編譯了。

   接下來就看看makefile文件的編寫規則。首先放一個我自己寫的剛剛的那個工程的makefile文件。

test:test.o Add.o hello.o print.o 
	gcc -o test test.o Add.o hello.o print.o 
test.o: test.c Add.h hello.h print.h
	gcc -c test.c -o test.o
Add.o: Add.c Add.h
	gcc -c Add.c -o Add.o
hello.o: hello.c hello.h
	gcc -c hello.c -o hello.o
print.o: print.c print.h
	gcc -c print.c -o print.o
clean:
	rm *.o test

   頂層需要寫自己最後生成的目標文件，也就是可執行文件test，：感嘆號後面的就是生成可執行文件需要用到的目標文件，

  下面就是生成可執行文件的指令，需要把所有的目標文件鏈接形成可執行文件。

  接下來就是目標文件的生成，需要用到-c這個指令，把每個.c文件都生成.o文件就可以了。

  最後一行的話，是清除生成的.o文件。接下來我們用makefile指令編譯一下，make之後，就可以看到編譯器有相應的輸出，之後可以看到有可執行文件test了。

make
#編譯器輸出
gcc -c test.c -o test.o
gcc -c Add.c -o Add.o
gcc -c hello.c -o hello.o
gcc -c print.c -o print.o
gcc -o test test.o Add.o hello.o print.o

./test

hello,world,今天開始學習make編譯！
請輸入兩個計算的數
12 34
c=46 
結束！終於學會make編譯了！

   其中比較關鍵的兩點需要注意的就是：
第一點是默認的makefile文件名有兩種：makefile或者Makefile，

   這兩種可以直接使用make指令，編譯器是可以識別的，如果換成其他的文件，就需要用到-f指令了，例如

make
#編譯器輸出
make: *** 沒有指明目標並且找不到 makefile。 停止。

make -f MakeFile
#編譯器輸出
make: 'test' is up to date.

第二點是makefile文件在書寫編譯指令的時候（第二行中gcc那一行），需要使用Tab鍵來空格，要不然會出現錯誤。

GDB調試

   習慣了Windows上面軟件自帶調試系統，可以隨意設置斷點、單步、運行等調試手段，Linux上面的調試方式還真有點不習慣 ，有點原生態，什麼都需要自己去寫，去設置，比如上面的編譯。

1. 首先想用gdb調試，在寫makefile文件時，要加入 -g調試選項。
   
2. 然後gdb+可執行文件，即可進入調試界面。
   
   
3. b + 行數，然後r 即可運行到指定的程序行數
   
4. print + 變量，即可查看變量的內容
   
5. n可以單步調試，但是不進入程序內部
   
6. s單步調試，但進入程序內部
   
7. 如果不設斷點，可以直接r運行程序。
   

   基本上面這些就滿足日常的調試需求。
   gdb+運行程序的好處就是，如果遇到段錯誤(segmentation fault)，可以直接停在錯誤的地方，可以看到錯誤的行數以及在哪個文件，方便查找錯誤，

  如果直接運行程序，程序退出後，只是顯示段錯誤，並不會提示其他信息。當然如果語法錯誤，編譯的時候就會顯示出來。

如有雷同，純屬我抄你，有問題可以直接聯繫郵箱，在個人資料裏面。