Linux 下 C 语言编程

原著：Rick McMullin

前言

Linux的发行版中包含了很多软件开发工具. 它们中的很多是用于 C 和 C++应用程序开发的. 本文介绍了在 Linux 下能用于 C 应用程序开发和调试的工具. 本文的主旨是介绍如何在 Linux 下使用 C 编译器和其他 C 编程工具, 而非 C 语言编程的教程. 在本文中你将学到以下知识:
 

• 什么是 C
• GNU C 编译器
• 用 gdb 来调试GCC应用程序

什么是 C?

• 它是一种非常通用的语言. 几乎你所能想到的任何一种计算机上都有至少一种能用的 C 编译器. 并且它的语法和函数库在不同的平台上都是统一的, 这个特性对开发者来说很有吸引力.
• 用 C 写的程序执行速度很快.
• C 是所有版本的UNIX上的系统语言.

    Linux 上可用的 C 编译器是 GNU C 编译器, 它建立在自由软件基金会的编程许可证的基础上, 因此可以自由发布. 你能在 Linux 的发行光盘上找到它.
 
 
 

GNU C 编译器

使用 GCC

gcc [options] [filenames]

GCC 选项

gcc -p -g test.c

gcc -pg test.c

gcc test.c

gcc -o count count.c

---

注意: 当你使用 -o 选项时, -o 后面必须跟一个文件名. 

---

    -S 编译选项告诉 GCC 在为 C 代码产生了汇编语言文件后停止编译. GCC 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s . -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理. 当这个选项被使用时, 预处理器的输出被送到标准输出而不是储存在文件里.

优 化 选 项

    -O 选项告诉 GCC 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 GCC 产生尽可能小和尽可能快的代码. -O2 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.

    除了 -O 和 -O2 优化选项外, 还有一些低级选项用于产生更快的代码. 这些选项非常的特殊, 而且最好只有当你完全理解这些选项将会对编译后的代码产生什么样的效果时再去使用. 这些选项的详细描述, 请参考 GCC 的指南页, 在命令行上键入 man gcc .

调试和剖析选项

用 gdb 调试 GCC 程序

• 它使你能监视你程序中变量的值.
• 它使你能设置断点以使程序在指定的代码行上停止执行.
• 它使你能一行行的执行你的代码.

 

GDB is free software and you are welcome to distribute copies of it

under certain conditions; type "show copying" to see the conditions.

There is absolutely no warranty for GDB; type "show warranty" for details.

GDB 4.14 (i486-slakware-linux), Copyright 1995 Free Software Foundation, Inc.

(gdb)

gdb <fname>

为调试编译代码(Compiling Code for Debugging)

    在编译时用 -g 选项打开调试选项.
 

gdb 基本命令

  表 27.1. 基本 gdb 命令.  

     gdb 支持很多与 UNIX shell 程序一样的命令编辑特征. 你能象在 bash 或 tcsh里那样按 Tab 键让 gdb 帮你补齐一个唯一的命令, 如果不唯一的话 gdb 会列出所有匹配的命令. 你也能用光标键上下翻动历史命令.

gdb 应用举例

#include  <stdio.h>



main ()

{

  char my_string[] = "hello there";



  my_print (my_string);

  my_print2 (my_string);

}



void my_print (char *string)

{

  printf ("The string is %sn", string);

}



void my_print2 (char *string)

{

  char *string2;

  int size, i;



  size = strlen (string);

  string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

    string2[size - i] = string[i];

  string2[size+1] = `';

  printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

gcc -o test test.c

The string is hello there

The string printed backward is

The string printed backward is ereht olleh

gdb greeting

---

注意: 记得在编译 greeting 程序时把调试选项打开. 

---

(gdb) file greeting

    这时你能用 gdb 的 run 命令来运行 greeting 了. 当它在 gdb 里被运行后结果大约会象这样:

(gdb) run

Starting program: /root/greeting

The string is hello there

The string printed backward is

Program exited with code 041

(gdb) list

(gdb) list

(gdb) list

---

技巧:  在 gdb 提示符下按回车健将重复上一个命令. 

---

1       #include  <stdio.h>

2

3       main ()

4       {

5         char my_string[] = "hello there";

6

7         my_print (my_string);

8         my_print2 (my_string);

9       }

10

11      my_print (char *string)

12      {

13        printf ("The string is %sn", string);

14      }

15

16      my_print2 (char *string)

17      {

18        char *string2;

19        int size, i;

20

21        size = strlen (string);

22        string2 = (char *) malloc (size + 1);

23        for (i = 0; i < size; i++)

24          string2[size - i] = string[i];

25        string2[size+1] = `';

26        printf ("The string printed backward is %sn", string2);

27      }

(gdb) break 24

Breakpoint 1 at 0x139: file greeting.c, line 24

(gdb)

Starting program: /root/greeting

The string is hello there



Breakpoint 1, my_print2 (string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c :24

24  string2[size-i]=string[i]

(gdb) watch string2[size - i]

Watchpoint 2: string2[size - i]

(gdb) next

Watchpoint 2, string2[size - i]

Old value = 0 `00'

New value = 104 `h'

my_print2(string = 0xbfffdc4 "hello there") at greeting.c:23

23 for (i=0; i<size; i++)

    如果你再把循环执行下去, 你会看到已经没有值分配给 string2[0] 了,  而它是新串的第一个字符, 因为 malloc 函数在分配内存时把它们初始化为空(null)字符. 所以 string2 的第一个字符是空字符. 这解释了为什么在打印 string2 时没有任何输出了.

    现在找出了问题出在哪里, 修正这个错误是很容易的. 你得把代码里写入 string2 的第一个字符的的偏移量改为 size - 1 而不是 size. 这是因为 string2 的大小为 12, 但起始偏移量是 0, 串内的字符从偏移量 0 到 偏移量 10, 偏移量 11 为空字符保留.

    为了使代码正常工作有很多种修改办法. 一种是另设一个比串的实际大小小 1 的变量. 这是这种解决办法的代码:

#include  <stdio.h>



main ()


{

  char my_string[] = "hello there";



  my_print (my_string);

  my_print2 (my_string);

}



my_print (char *string)

{

  printf ("The string is %sn", string);

}



my_print2 (char *string)

{

  char *string2;

  int size, size2, i;



  size = strlen (string);

  size2 = size -1;

  string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

    string2[size2 - i] = string[i];

  string2[size] = `';

  printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

另外的 C 编程工具

xxgdb

xxgdb

calls

/pub/Linux/devel/lang/c/calls.tar.Z

    来取得 calls , 一些旧版本的 Linux CD-ROM 发行版里也附带有. 因为它是一个有用的工具, 我们在这里也介绍一下. 如果你觉得有用的话, 从 BBS, FTP, 或另一张CD-ROM 上弄一个拷贝.  calls
  调用 GCC 的预处理器来处理给出的源程序文件, 然后输出这些文件的里的函数调用树图.

---

注意: 在你的系统上安装 calls , 以超级用户身份登录后执行下面的步骤: 1. 解压和 untar 文件. 2. cd 进入 calls untar 后建立的子目录. 3. 把名叫 calls 的文件移动到 /usr/bin 目录. 4. 把名叫 calls.1 的文件移动到目录 /usr/man/man1 . 5. 删除 /tmp/calls 目录. 这些步骤将把 calls 程序和它的指南页安装载你的系统上. 

---

main [test.c]

printf

fact <<< recursive in factorial.c >>>

total [static in calculate.c]

#include <stdio.h>



main ()

{

char my_string[] = "hello there";

my_print (my_string);

my_print2(my_string);

}



my_print (char *string)

{

printf ("The string is %sn", string);

}



my_print2 (char *string)

{

  char *string2;

  int size, size2, i;



  size = strlen (string);

  size2 = size -1;

  string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

    string2[size2 - i] = string[i];

  string2[size] = `';

  printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

    1 main [test.c]

    2       my_print [test.c]

    3             printf

    4       my_print2 [test.c]

    5             strlen

    6             malloc

    7             printf

cproto

#include  <stdio.h>



main ()

{

  char my_string[] = "hello there";

  my_print (my_string);

  my_print2(my_string);

}



my_print (char *string)

{

  printf ("The string is %sn", *string);

}



my_print2 (char *string)

{

  char *string2;

  int size, size2, i;



  size = strlen (string);

  size2 = size -1;

  string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

    string2[size2 - i] = string[i];

  string2[size] = `';

  printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

/* test.c */

int main(void);

int my_print(char *string);

int my_print2(char *string);

indent

    下面的例子是 indent 的缺省输出:

    运行 indent 以前的 C 代码:

#include  <stdio.h>



main () {

      char my_string[] = "hello there";

  my_print (my_string);

     my_print2(my_string); }



my_print (char *string)

{

  printf    ("The string is %sn", *string);

}



my_print2           (char *string) {

    char *string2;

      int size, size2, i;



      size = strlen (string);

      size2 = size -1;

      string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

            string2[size2 - i] = string[i];

      string2[size] = `';


      printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

#include  <stdio.h>



main ()

{

  char my_string[] = "hello there";

  my_print (my_string);

  my_print2 (my_string);

}



my_print (char *string)

{

  printf ("The string is %sn", *string);

}



my_print2 (char *string)

{

  char *string2;

  int size, size2, i;



  size = strlen (string);

  size2 = size -1;

  string2 = (char *) malloc (size + 1);

  for (i = 0; i < size; i++)

    string2[size2 - i] = string[i];

  string2[size] = `';

  printf ("The string printed backward is %sn", string2);

}

gprof

    gprof 将告诉你程序里每个函数被调用的次数和每个函数执行时所占时间的百分比. 你如果想提高你的程序性能的话这些信息非常有用.

    为了在你的程序上使用 gprof, 你必须在编译程序时加上 -pg 选项. 这将使程序在每次执行时产生一个叫 gmon.out 的文件. gprof 用这个文件产生剖析信息.

    在你运行了你的程序并产生了 gmon.out 文件后你能用下面的命令获得剖析信息:

gprof <program_name>

---

技巧: gprof 产生的剖析数据很大, 如果你想检查这些数据的话最好把输出重定向到一个文件里. 

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f2c 和 p2c

    如果你有一些用 FORTRAN 或 Pascal 写的代码要用 C 重写的话, f2c 和 p2c 对你非常有用. 这两个程序产生的 C 代码一般不用修改就直接能被 GCC 编译.

    如果要转换的 FORTRAN 或 Pascal 程序比较小的话可以直接使用 f2c 或 p2c 不用加任何选项. 如果要转换的程序比较庞大, 包含很多文件的话你可能要用到一些命令行选项.

    在一个 FORTRAN 程序上使用 f2c , 输入下面的命令:

f2c my_fortranprog.f

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注意: f2c 要求被转换的程序的扩展名为 .f 或 a .F . 

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p2c my_pascalprogram.pas