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一份简单的在 Linux下编译及调试 C 代码的指南

发布于 2024-11-14 15:53:51 字数 15993 浏览 4 评论 0

对于 Linux 下的 C 程序员来说，几乎天天都会和 Linux 打交道。但在很多人的眼中，Linux 是一个易用性极差、靠命令驱动的操作系统，根本无法与有着友好用户界面的 Windows 相比。确实是这样的，即使大家的程序是运行在 Linux 下，基于以下种种原因，我们的大部分工作还是在 Windows 下完成的：

第一，除了编译调试代码之外，每个程序员还有很多工作要做，像文档编写、邮件发送及回复、PPT 制作等，这些工作在 Windows 下做要更方便快捷一些。

第二，公司及项目组的资源有限，一般不会为每个开发人员配备一台安装有 Linux 的机器，而是大家共用一台或少许几台 Linux 机器。在每台机器上建立多个用户，需要用来编译或调试程序的时候，大家用某个用户登录上去。

这样，问题就来了：自己平时是在 Windows 下面办公的，而自己编写的程序的运行环境又是 Linux 的，如何从 Windows 切换到 Linux 呢？是不是要到专门的 Linux 机器上去编写代码呢？我们如何在 Linux 下调试程序呢？本文将一一道来。

到 Linux 下去编译运行程序的步骤

只要在 Windows 下安装一个叫做 SecureCRT 的软件和一个叫做 FileZilla 的软件，便可轻松实现 Windows 到 Linux 的切换。
SecureCRT 是一款支持 SSH(SSH1 和 SSH2) 的终端仿真程序，简单地说是 Windows 下登录 Linux 服务器主机的软件。FileZilla 是一个免费开源的 FTP 软件，分为客户端版本和服务器版本两种，具备所有的 FTP 软件功能。（编者注：SecureCRT 是版权软件，建议使用开源的 Putty 替代，不过切记勿在搜索引擎随便搜索下载。）

在使用 SecureCRT 和 FileZilla 之前，要确保有一台安装了 Linux 的机器处于运行状态（一般说来，每个开发小组都会有专门用于测试程序的机器，可以在此机器上安装 Linux)。作者使用的 Linux 机器的 IP 地址为 xx.xx.xx.xx，用户名为 zxin10，密码为 yyyy。

第一步：使用 SecureCRT 登录 Linux

打开 SecureCRT 软件，在界面上输入 IP 和用户名，如图 1 所示。


图 1 登录界面

然后，单击图 1 中的“Connect”，在出现的界面上输入密码，如图 2 所示。

图 2 密码输入界面

密码输入正确之后，便登录到了 Linux 系统下，如图 3 所示。

图 3 登录成功之后的界面

为了编译自己的程序，我们需要建立自己的文件存放目录，如图 4 所示。

图 4 新建个人目录

目录建立成功之后，我们便可以转到目录中去看一下，如图 5 所示。

图 5 转到新建目录

此时，“万事俱备，只欠东风”，我们接下来要做的工作是利用 FileZilla 软件将自己在 Windows 下编写的程序传上去。

示例程序如下：

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称：Hello.c
* 文件标识：无
* 内容摘要：演示 Windows 下编写的程序如何在 Linux 下执行
* 其它说明：无
* 当前版本：V1.0
* 作    者：Zhou Zhaoxiong
* 完成日期：201501028
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
 
/**********************************************************************
* 功能描述：主函数
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：0-执行完毕
* 其它说明：无
* 修改日期            版本号     修改人                修改内容
* -------------------------------------------------------------------
* 201501028        V1.0     Zhou Zhaoxiong        创建
***********************************************************************/
int main()
{
    printf("Hello, world!\n");
 
    return 0;
}

第二步：使用 FileZilla 将代码上传到 Linux

将该“Hello.c”文件存放在 D 盘的“Test”文件夹下，并启动 FileZilla，如图 6 所示。

图 6 启动 FileZilla 之后的界面

在“主机(H)”中输入 IP 地址，在“用户名(U)”中输入“zxin10”用户名，在“密码(W)”中输入正确的密码，“端口(P)”可不填写而使用默认值，则可登录到 Linux 机器上去。登上去后，转到“zhouzx”目录下，并将“Hello.c”文件传上去，如图 7 所示。

图 7 上传文件之后的界面

此时，“Hello.c”文件已经传到了“zhouzx”目录下，现在可以对该文件进行编译了。

第三步：在 Linux 上编译和运行程序。

使用“gcc -g -o Hello Hello.c”命令对文件进行编译，如图 8 所示。

图 8 编译之后的结果

可以看到，编译成功之后，有“Hello”文件生成。紧接着，运行“Hello”命令，便可看到程序的输出结果，如图 9 所示。

图 9 程序的输出结果

以上便是将 Windows 下的程序放到 Linux 下去编译和运行的全过程。这里只是示例了简单的程序，实际软件开发项目中的程序要复杂很多，但基本操作流程都是类似的。当然，直接在 Linux 下编写程序也是可以的，如可以利用 VI 编辑器来写程序。但由于易用性的原因，我认为，在 Windows 下编写程序要更方便一点。大家要根据自己的习惯及项目组的要求来选择合理的代码编写的方式。

程序调试示例---用 gdb 分析 core 文件

在实际的软件开发项目中，程序出现问题是在所难免的。遥想本人参加工作之后首次遇到程序的情景，至今还历历在目。之前的经验告诉我，我们越是惊慌失措，问题就越是解决不了。我们要先让自己平静下来，然后再寻找解决程序问题的办法。

在 Linux 下做开发的朋友，想必都与 core 文件打过交道。当看到自己的程序运行之后出现 core 时，很多人都慌乱了，仿佛天快要塌下来一样。其实，我们大可不必如此，只要我们掌握了用 gdb 调试 core 文件的办法，依然可以很快定位程序问题，一举将 bug 消灭掉。有关 Linux core 文件的更多介绍，请阅读 此文 。

这里以一个实际的程序为例，以用 gdb 分析 core 文件为例介绍了 Linux 下程序调试的方法，同时演示了常见 gdb 命令的操作方法。

在 Linux 下执行“ulimit –a”命令查看程序运行出错时是否会产生 core 文件，命令执行的结果中有“core file size = 0”表示不会产生 core 文件，此时要使用“ulimit -c 1000000”命令设置 core 文件的大小。

示例程序

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称：GdbDebug.c
* 文件标识：无
* 内容摘要：Gdb 命令演示程序
* 其它说明：无
* 当前版本：V1.0
* 作    者：Zhou Zhaoxiong
* 完成日期：20151008
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 数据类型重定义
typedef unsigned char       UINT8;
typedef signed   int        INT32;
typedef unsigned int        UINT32;


// 函数声明
void Sleep(UINT32 iCountMs);
void PrintInfo(void);
INT32 main();


/**********************************************************************
* 功能描述：主函数
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：无
* 其它说明：无
* 修改日期        版本号     修改人            修改内容
* -------------------------------------------------------------------
* 20151008       V1.0     Zhou Zhaoxiong      创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
    PrintInfo();   // 在屏幕上输出消息

    return 0;
}


/**********************************************************************
 * 功能描述： 在屏幕上输出消息
 * 输入参数： 无
 * 输出参数： 无
 * 返 回 值： 无
 * 其它说明： 无
 * 修改日期            版本号            修改人           修改内容
 * ----------------------------------------------------------------------
 * 20151008            V1.0        Zhou Zhaoxiong        创建
 ************************************************************************/
void PrintInfo(void)
{
    UINT32 iLoopFlag = 0;
    UINT32 iSum      = 0;
    UINT32 iLen      = 0;
    UINT8 *pCtrStr   = NULL;

    iLen = strlen(pCtrStr);

    for (iLoopFlag = 0; iLoopFlag < iLen; iLoopFlag ++)      // 打印消息 iLen 次
    {
        printf("PrintInfo: hello, world!\n");

        iSum = iSum + iLoopFlag;

        Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
    }

    return;
}


/**********************************************************************
* 功能描述： 程序休眠
* 输入参数： iCountMs-休眠时间（单位:ms)
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 其它说明： 无
* 修改日期          版本号       修改人              修改内容
* ------------------------------------------------------------------
* 20151008         V1.0     Zhou Zhaoxiong          创建
********************************************************************/
void Sleep(UINT32 iCountMs)
{
    struct timeval t_timeout = {0};

    if (iCountMs < 1000)
    {
        t_timeout.tv_sec = 0;
        t_timeout.tv_usec = iCountMs * 1000;
    }
    else
    {
        t_timeout.tv_sec = iCountMs / 1000;
        t_timeout.tv_usec = (iCountMs % 1000) * 1000;
    }
    select(0, NULL, NULL, NULL, &t_timeout);   // 调用 select 函数阻塞程序
}

用 gdb 分析 core 文件

在 Linux 上用“gcc -g -o GdbDebug GdbDebug.c”命令对程序进行编译之后，运行“GdbDebug”命令，发现在当前目录下出现了 core 文件。利用 gdb 命令对 core 文件进行分析的过程如下所示：

~/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug> gdb GdbDebug core     -- 启动 gdb 对 core 文件的分析
GNU gdb (GDB) SUSE (7.3-0.6.1)
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-suse-linux".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /home/zhou/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug/GdbDebug...done.
Core was generated by `GdbDebug'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0  0x00007f4a736f9812 in __strlen_sse2 () from /lib64/libc.so.6
(gdb) where          -- 查看程序出问题的地方
#0  0x00007f4a736f9812 in __strlen_sse2 () from /lib64/libc.so.6
#1  0x000000000040061a in PrintInfo () at GdbDebug.c:64   -- 可以看到，在 GdbDebug.c 文件的第 64 行出的问题
#2  0x00000000004005e5 in main () at GdbDebug.c:41
(gdb) b 41           -- 在 GdbDebug.c 文件第 41 行设立断点
Breakpoint 1 at 0x4005e0: file GdbDebug.c, line 41.
(gdb) b 64           -- 在 GdbDebug.c 文件第 64 行设立断点
Breakpoint 2 at 0x400611: file GdbDebug.c, line 64.
(gdb) info b         -- 显示断点信息
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x00000000004005e0 in main at GdbDebug.c:41
2       breakpoint     keep y   0x0000000000400611 in PrintInfo at GdbDebug.c:64
(gdb) r              -- 运行 GdbDebug
Starting program: /home/zhou/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug/GdbDebug 

Breakpoint 1, main () at GdbDebug.c:41
41          PrintInfo();   // 在屏幕上输出消息
(gdb) n             -- 执行下一步

Breakpoint 2, PrintInfo () at GdbDebug.c:64
64              iLen = strlen(pCtrStr);
(gdb) p iLen        -- 打印（输出)iLen 的值
$1 = 0
(gdb) p iLoopFlag   -- 打印（输出)iLoopFlag 的值
$2 = 0
(gdb) c             -- 继续执行     
Continuing.

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.    -- 程序 core 掉了
0x00007ffff7ae9812 in __strlen_sse2 () from /lib64/libc.so.6
(gdb) q             -- 退出 gdb
A debugging session is active.

        Inferior 1 [process 26640] will be killed.

Quit anyway? (y or n) y
~/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug>

从以上分析可知，执行 GdbDebug.c 文件的第 64 行时程序 core 掉了。此时仔细分析程序，发现 pCtrStr 指针为空。当对一个不存在的指针取长度时，由于找不到地址，程序便崩溃了。修改的办法也非常的简单，只需要让 pCtrStr 指针指向具体的地址即可。

常见 gdb 命令操作示例

修改之后的代码如下：

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称：GdbDebug.c
* 文件标识：无
* 内容摘要：Gdb 命令演示程序
* 其它说明：无
* 当前版本：V1.0
* 作    者：Zhou Zhaoxiong
* 完成日期：20151008
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 数据类型重定义
typedef unsigned char       UINT8;
typedef signed   int        INT32;
typedef unsigned int        UINT32;


// 函数声明
void Sleep(UINT32 iCountMs);
void PrintInfo(void);
INT32 main();


/**********************************************************************
* 功能描述：主函数
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：无
* 其它说明：无
* 修改日期        版本号     修改人            修改内容
* -------------------------------------------------------------------
* 20151008       V1.0    Zhou Zhaoxiong       创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
    PrintInfo();   // 在屏幕上输出消息

    return 0;
}


/**********************************************************************
 * 功能描述： 在屏幕上输出消息
 * 输入参数： 无
 * 输出参数： 无
 * 返 回 值： 无
 * 其它说明： 无
 * 修改日期            版本号            修改人           修改内容
 * ----------------------------------------------------------------------
 * 20151008           V1.0         Zhou Zhaoxiong        创建
 ************************************************************************/
void PrintInfo(void)
{
    UINT32 iLoopFlag = 0;
    UINT32 iSum      = 0;
    UINT32 iLen      = 0;
    UINT8 *pCtrStr   = "hello, world!";  // 修改了这行代码

    iLen = strlen(pCtrStr);

    for (iLoopFlag = 0; iLoopFlag < iLen; iLoopFlag ++)      // 打印消息 iLen 次
    {
        printf("PrintInfo: hello, world!\n");

        iSum = iSum + iLoopFlag;

        Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
    }

    return;
}


/**********************************************************************
* 功能描述： 程序休眠
* 输入参数： iCountMs-休眠时间（单位:ms)
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 其它说明： 无
* 修改日期          版本号       修改人              修改内容
* ------------------------------------------------------------------
* 20151008         V1.0     Zhou Zhaoxiong          创建
********************************************************************/
void Sleep(UINT32 iCountMs)
{
    struct timeval t_timeout = {0};

    if (iCountMs < 1000)
    {
        t_timeout.tv_sec = 0;
        t_timeout.tv_usec = iCountMs * 1000;
    }
    else
    {
        t_timeout.tv_sec = iCountMs / 1000;
        t_timeout.tv_usec = (iCountMs % 1000) * 1000;
    }
    select(0, NULL, NULL, NULL, &t_timeout);   // 调用 select 函数阻塞程序
}

编译并运行之后，程序正常，说明问题已被我们解决掉。下面是常见的 gdb 命令的操作示例：

~/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug> gdb GdbDebug    -- 启动 gdb 调试
GNU gdb (GDB) SUSE (7.3-0.6.1)
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-suse-linux".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /home/zhou/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug/GdbDebug...done.
(gdb) b 64     -- 在 GdbDebug.c 文件第 64 行设立断点
Breakpoint 1 at 0x400611: file GdbDebug.c, line 64.
(gdb) b 72     -- 在 GdbDebug.c 文件第 72 行设立断点
Breakpoint 2 at 0x400637: file GdbDebug.c, line 72.
(gdb) info b   -- 显示断点信息
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x0000000000400611 in PrintInfo at GdbDebug.c:64
2       breakpoint     keep y   0x0000000000400637 in PrintInfo at GdbDebug.c:72
(gdb) r        -- 运行 GdbDebug
Starting program: /home/zhou/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug/GdbDebug 

Breakpoint 1, PrintInfo () at GdbDebug.c:64
64              iLen = strlen(pCtrStr);
(gdb) p iLen    -- 打印（输出)iLen 的值
$1 = 0
(gdb) n         -- 执行下一步
66              for (iLoopFlag = 0; iLoopFlag < iLen; iLoopFlag ++)      // 打印消息 iLen 次
(gdb) n         -- 执行下一步
68              printf("PrintInfo: hello, world!\n");
(gdb) p iLoopFlag   -- 打印（输出)iLoopFlag 的值
$2 = 0
(gdb) p iLen    -- 打印（输出)iLen 的值
$3 = 13
(gdb) n         -- 执行下一步
PrintInfo: hello, world!    -- 程序的输出结果
70                      iSum = iSum + iLoopFlag;
(gdb) p iSum    -- 打印（输出)iSum 的值
$4 = 0
(gdb) n        -- 执行下一步

Breakpoint 2, PrintInfo () at GdbDebug.c:72
72                      Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
(gdb) n      
66              for (iLoopFlag = 0; iLoopFlag < iLen; iLoopFlag ++)      // 打印消息 iLen 次
(gdb) p iLoopFlag
$5 = 0
(gdb) n
68              printf("PrintInfo: hello, world!\n");
(gdb) p iLoopFlag
$6 = 1
(gdb) n
PrintInfo: hello, world!
70                      iSum = iSum + iLoopFlag;
(gdb) p iSum
$7 = 0
(gdb) n

Breakpoint 2, PrintInfo () at GdbDebug.c:72
72                      Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
(gdb) p iSum
$8 = 1
(gdb) finish        -- 一直运行到函数返回
Run till exit from #0  PrintInfo () at GdbDebug.c:72
PrintInfo: hello, world!

Breakpoint 2, PrintInfo () at GdbDebug.c:72
72                      Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
(gdb) c           -- 继续执行 
Continuing.
PrintInfo: hello, world!

Breakpoint 2, PrintInfo () at GdbDebug.c:72
72                      Sleep(10 * 1000);   // 每 10s 打印一次
(gdb) bt            -- 打印当前的函数调用栈的所有信息
#0  PrintInfo () at GdbDebug.c:72
#1  0x00000000004005e5 in main () at GdbDebug.c:41
(gdb) q              -- 退出 gdb
A debugging session is active.

        Inferior 1 [process 26685] will be killed.

Quit anyway? (y or n) y
~/zhouzhaoxiong/zzx/GdbDebug>

作为 Linux 下调试 C/C++程序的工具，大家一定要熟练掌握 gdb 的用法。

总结

Linux 具有免费、可靠、安全、稳定、多平台等特点，因此深受全球各大 IT 厂商的追捧。Linux 操作系统的两大主要应用领域是服务器领域和嵌入式 Linux 系统。不管你从事的开发工作是否与 Linux 有关，掌握 Linux 下的软件开发方法总是有好处的。

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