文章目录

参考资料
一、gcc/g++/make
- 1 gcc和g++的区别
- 2 gcc/g++与make区别
- 3 make与cmake区别
二、开发环境搭建
- 1 编译器，调试器，CMake安装
- 2 GCC编译器
- - 2.1 编译过程
  - - 2.1.1 `-E` 预处理-Pre-Processing `.i文件`
    - 2.1.2 `-S` 编译-Compiling `.s文件`
    - 2.1.3 `-C` 汇编-Assembling `.o文件`
    - 2.1.4 链接（包括库文件）-Linking `bin文件`
  - 2.2 g++重要编译参数
  - - 2.2.1 `-g` 编译带调试信息的可执行文件
    - 2.2.2 `-O[n]` 优化源代码
    - 2.2.3 `-l` 和 `-L` 指定库文件 | 指定库文件路径
    - 2.2.4 `-I` 指定头文件搜索目录
    - 2.2.5 `-Wall` 打印警告信息
    - 2.2.6 `-w` 关闭警告信息
    - 2.2.7 `-std=c++11` 设置编译标准
    - 2.2.8 `-o` 指定输出文件名
    - 2.2.9 `-D` 定义宏
  - 2.3 【实战】g++命令行编译
  - - 2.3.1 直接编译
    - 2.3.2 生成库文件并编译
    - 2.3.3 运行可执行文件
- 3 GDB调试器
- - 3.1 常用调试命令参数
- 4 CMake

参考资料

gcc/g++常用编译选项和gdb常用调试命令

一、gcc/g++/make

编译的四个阶段：

预处理：编译处理宏定义等宏命令（eg:#define）——生成后缀为“.i”的文件
编译：将预处理后的文件转换成汇编语言——生成后缀为“.s”的文件
汇编：由汇编生成的文件翻译为二进制目标文件——生成后缀为“.o”的文件
链接：多个目标文件（二进制）结合库函数等综合成的能直接独立执行的执行文件——生成后缀为“.out”的文件

gcc无法进行库文件的连接，即无法编译完成步骤4；
g++则能完整编译出可执行文件。（实质上，g++从步骤1-步骤3均是调用gcc完成，步骤4连接则由自己完成）

1 gcc和g++的区别

先说一下相关概念：GCC : GNU Compiler Collection(GUN 编译器集合)，它可以编译C、C++、JAV、Fortran、Pascal、Object-C、Ada等语言。

gcc是GCC中的GUN C Compiler（C编译器）
g++是GCC中的GUN C++ Compiler（C++编译器）

主要区别：

对于 *.c和*.cpp文件，gcc分别当做c和cpp文件编译（c和cpp的语法强度是不一样的）；
对于 *.c和 *.cpp文件，g++则统一当做cpp文件编译；
使用g++编译文件时，g++会自动链接标准库STL，而gcc不会自动链接STL；
gcc在编译C文件时，可使用的预定义宏是比较少的；
gcc在编译cpp文件时，g++在编译c文件和cpp文件时（这时候gcc和g++调用的都是cpp文件的编译器），会加入一些额外的宏，这些宏如下：

#define __GXX_WEAK__ 1
#define __cplusplus 1
#define __DEPRECATED 1
#define __GNUG__ 4
#define __EXCEPTIONS 1
#define __private_extern__ extern

在用gcc编译c++文件时，为了能够使用STL，需要加参数 –lstdc++ ，但这并不代表 gcc –lstdc++ 和 g++等价，它们的区别不仅仅是这个；
在C语言中，我们使用gcc命令来编译和链接C程序。例如:

编译单个源文件：
gcc main.c
编译多个源文件：
gcc main.c module.c

编译C++程序时，gcc命令也可以使用，不过要增加-lstdc++选项，否则会发生链接错误。

gcc命令在链接时默认使用C的库，只有添加了-lstdc++选项才会使用 C++ 的库。

编译单个源文件：
gcc main.cpp -lstdc++

编译多个源文件：
gcc main.cpp module.cpp -lstdc++

不过 GCC 中还有一个g++命令，它专门用来编译 C++ 程序，广大 C++ 开发人员也都使用这个命令。g++命令和gcc命令的用法如出一辙，例如
编译单个源文件：
g++ main.cpp
编译多个源文件：
g++ main.cpp module.cpp
使用-o选项可以指定可执行文件的名称：
g++ main.cpp -o demo
./demo

2 gcc/g++与make区别

当你的程序只有一个源文件时，直接就可以用gcc命令编译它。但是当你的程序包含很多个源文件时，用gcc命令逐个去编译时，你就很容易混乱而且工作量大。
所以出现了make工具！make工具可以看成是一个智能的批处理工具，它本身并没有编译和链接的功能，而是用类似于批处理的方式—通过调用makefile文件中用户指定的命令来进行编译和链接的。
makefile命令中就包含了调用gcc（也可以是别的编译器）去编译某个源文件的命令。

3 make与cmake区别

makefile在一些简单的工程完全可以人工手下，但是当工程非常大的时候，手写makefile也是非常麻烦的，如果换了个平台makefile又要重新修改。
这时候就出现了cmake这个工具，cmake就可以更加简单的生成makefile文件给上面那个make用。当然cmake还有其他功能，就是可以跨平台生成对应平台能用的makefile，你不用再自己去修改了。

二、开发环境搭建

1 编译器，调试器，CMake安装

安装GCC，GDB

sudo apt update
# 通过以下命令安装编译器和调试器
sudo apt install build-essential gdb

安装成功确认

# 以下命令确认每个软件是否安装成功
# 如果成功，则显示版本号
gcc --version
g++ --version
gdb --version

CMake安装

# 通过以下命令安装编译器和调试器
sudo apt install cmake

# 确认是否安装成功
# 如果成功，则显示版本号
cmake --version

2 GCC编译器

实际使用中：

使用 gcc 指令编译 C 代码
使用 g++指令编译 C++ 代码

2.1 编译过程

2.1.1 `-E` 预处理-Pre-Processing `.i文件`

# -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理
g++ -E test.cpp -o test.i  #.i文件

2.1.2 `-S` 编译-Compiling `.s文件`

# -S 编译选项告诉 g++ 在为 C++ 代码产生了汇编语言文件后停止编译
# g++ 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s
g++ -S test.i -o test.s

2.1.3 `-C` 汇编-Assembling `.o文件`

# -C 选项告诉 g++ 仅把源代码编译为机器语言的目标代码
# 缺省时 g++ 建立的目标代码文件有一个.o 的扩展名
g++ -c test.s -o test.o

2.1.4 链接（包括库文件）-Linking `bin文件`

# -o 编译选项来为将产生的可执行文件用指定的文件名
g++ test.o -o test

2.2 g++重要编译参数

注：使用 man gcc 和man g++ 命令可以查看gcc英文使用手册，见下图

在这里插入图片描述

2.2.1 `-g` 编译带调试信息的可执行文件

# -g 选项告诉 GCC 产生能被 GNU 调试器GDB使用的调试信息，以调试程序。
# 产生带调试信息的可执行文件test
g++ -g test.cpp

2.2.2 `-O[n]` 优化源代码

所谓优化，例如省略掉代码中从未使用过的变量、直接将常量表达式用结果值代替等等，这些操作
会缩减目标文件所包含的代码量，提高最终生成的可执行文件的运行效率。
-O 选项告诉 g++ 对源代码进行基本优化。这些优化在大多数情况下都会使程序执行的更快。 -O2
选项告诉 g++ 产生尽可能小和尽可能快的代码。如-O2，-O3，-On（n 常为0–3）
- -O 同时减小代码的长度和执行时间，其效果等价于-O1
- -O0 表示不做优化
- -O1 为默认优化
- -O2 除了完成-O1的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等。
- -O3 则包括循环展开和其他一些与处理特性相关的优化工作。
- 选项将使编译的速度比使用 -O 时慢，但通常产生的代码执行速度会更快。

# 使用 -O2优化源代码，并输出可执行文件
g++ -O2 test.cpp

2.2.3 `-l` 和 `-L` 指定库文件 | 指定库文件路径

# -l参数(小写)就是用来指定程序要链接的库，-l参数紧接着就是库名
# 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接

# 链接glog库
g++ -lglog test.cpp

# 如果库文件没放在上面三个目录里，需要使用-L参数(大写)指定库文件所在目录
# -L参数跟着的是库文件所在的目录名

# 链接mytest库，libmytest.so在/home/bing/mytestlibfolder目录下
g++ -L/home/bing/mytestlibfolder -lmytest test.cpp

2.2.4 `-I` 指定头文件搜索目录

# -I
# /usr/include目录一般是不用指定的，gcc知道去那里找，但是如果头文件不在/usr/icnclude
# 里我们就要用-I参数指定了，比如头文件放在/myinclude目录里，那编译命令行就要加上
# -I/myinclude 参数了，如果不加你会得到一个”xxxx.h: No such file or directory”的错
# 误。-I参数可以用相对路径，比如头文件在当前目录，可以用-I.来指定。上面我们提到的–cflags参
# 数就是用来生成-I参数的。

g++ -I/myinclude test.cpp

2.2.5 `-Wall` 打印警告信息

# 打印出gcc提供的警告信息
g++ -Wall test.cpp

2.2.6 `-w` 关闭警告信息

# 关闭所有警告信息
g++ -w test.cpp

2.2.7 `-std=c++11` 设置编译标准

# 使用 c++11 标准编译 test.cpp
g++ -std=c++11 test.cpp

2.2.8 `-o` 指定输出文件名

# 指定即将产生的文件名

# 指定输出可执行文件名为test
g++ test.cpp -o test

2.2.9 `-D` 定义宏

在使用gcc/g++编译的时候定义宏

常用场景：

-DDEBUG 定义DEBUG宏，可能文件中有DEBUG宏部分的相关信息，用个DDEBUG来选择开启或关闭DEBUG

// -Dname 定义宏name,默认定义内容为字符串“1”

#include <stdio.h>
int main()
{
#ifdef DEBUG

    printf("DEBUG LOG\n");

#endif

    printf("in\n");
}

// 1. 在编译的时候，使用gcc -DDEBUG main.cpp
// 2. 第七行代码可以被执行

2.3 【实战】g++命令行编译

# 最初目录结构
.
├── include
│   └── Swap.h
├── main.cpp
└── src
	└── Swap.cpp
	
2 directories, 3 files

2.3.1 直接编译

最简单的编译，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件
g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude
# 运行a.out
./a.out

增加参数编译，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件 附带一堆参数
g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude -std=c++11 -O2 -Wall -o b.out
# 运行 b.out
./b.out

2.3.2 生成库文件并编译

链接静态库生成可执行文件①：

使用 ar rs 命令将多个可重定位目标文件打包成静态库
库文件名都是以lib开头的，静态库以.a作为后缀 ,表示Archive。ar命令将目标文件打包成静态库，选项r表示将后面的文件列表添加到文件包，如果文件包不存在就创建它，如果文件包中已有同名文件就替换成新的。选项s是专用于生成静态库的，表示为静态库创建索引，这个索引被链接器使用。例如：
ar rs libstack.a stack.o push.o pop.o is_empty.o

## 进入src目录下
cd src

# 汇编，生成Swap.o文件
g++ Swap.cpp -c -I../include
# 生成静态库libSwap.a
ar rs libSwap.a Swap.o

## 回到上级目录
cd ..
# 链接，生成可执行文件:staticmain
g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o staticmain

链接动态库生成可执行文件②：

## 进入src目录下
cd src

# 生成动态库libSwap.so
g++ Swap.cpp -I../include -fPIC -shared -o libSwap.so
## 上面命令等价于以下两条命令
# gcc Swap.cpp -I../include -c -fPIC
# gcc -shared -o libSwap.so Swap.o

## 回到上级目录
cd ..

# 链接，生成可执行文件:sharemain
g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o sharemain

2.3.3 运行可执行文件

运行可执行文件①

# 运行可执行文件
./staticmain

运行可执行文件②

# 运行可执行文件
LD_LIBRARY_PATH=src ./sharemain

3 GDB调试器

GDB(GNU Debugger)是一个用来调试C/C++程序的功能强大的调试器，是Linux系统开发C/C++最常用的调试器
程序员可以使用GDB来跟踪程序中的错误，从而减少程序员的工作量。
Linux 开发C/C++ 一定要熟悉 GDB
VSCode是通过调用GDB调试器来实现C/C++的调试工作的；

Windows 系统中，常见的集成开发环境（IDE），如 VS、VC等，它们内部已经嵌套了相应的调试器

GDB主要功能：

设置断点(断点可以是条件表达式)
使程序在指定的代码行上暂停执行，便于观察
单步执行程序，便于调试
查看程序中变量值的变化
动态改变程序的执行环境
分析崩溃程序产生的core文件

3.1 常用调试命令参数

调试开始：执行gdb [exefilename] ，进入gdb调试程序，其中exefilename为要调试的可执行文件名。
编译程序时需要加上-g，之后才能用gdb进行调试：gcc -g main.c -o main

回车键：重复上一命令

## 以下命令后括号内为命令的简化使用，比如run(r)，直接输入命令 r 就代表命令run
$(gdb)file [exefilename] # 调试该文件
$(gdb)exec-file [exefilename] # 调试该文件
$(gdb)help(h) # 查看命令帮助，具体命令查询在gdb中输入help + 命令
$(gdb)run(r) # 重新开始运行文件（run-text：加载文本文件，run-bin：加载二进制文件）
$(gdb)start # 单步执行，运行程序，停在第一行执行语句
$(gdb)list(l) # 查看原代码（list-n,从第n行开始查看代码。list+ 函数名：查看具体函数）
$(gdb)set # 设置变量的值
$(gdb)next(n) # 单步调试（逐过程，函数直接执行）
$(gdb)step(s) # 单步调试（逐语句：跳入自定义函数内部执行）
$(gdb)backtrace(bt) # 查看函数的调用的栈帧和层级关系
$(gdb)frame(f) # 切换函数的栈帧
$(gdb)info(i) # 查看函数内部局部变量的数值
$(gdb)finish # 结束当前函数，返回到函数调用点
$(gdb)continue(c) # 继续运行
$(gdb)print(p) # 打印值及地址
$(gdb)quit(q) # 退出gdb
$(gdb)break+num(b) # 在第num行设置断点
$(gdb)info breakpoints # 查看当前设置的所有断点
$(gdb)delete breakpoints num(d) # 删除第num个断点
$(gdb)display # 追踪查看具体变量值
$(gdb)undisplay # 取消追踪观察变量
$(gdb)watch # 被设置观察点的变量发生修改时，打印显示
$(gdb)i watch # 显示观察点
$(gdb)enable breakpoints # 启用断点
$(gdb)disable breakpoints # 禁用断点
$(gdb)x # 查看内存x/20xw 显示20个单元，16进制，4字节每单元
$(gdb)run argv[1] argv[2] # 调试时命令行传参
$(gdb)set follow-fork-mode child #Makefile项目管理；选择跟踪父子进程（fork()）