目前，linux平台上最常用的是C语言，其编译系统是gcc，能够编译用C, C++等语言编写的程序。
一般来说，系统安装后就已经安装和设定好了gcc
在shell的提示符下键入gcc v，屏幕上就会显示出目前正在使用的gcc的版本。
C语言编译过程
C语言程序包括：源文件、头文件、库文件；
在Linux系统中，C/C++程序编译命令是gcc;
当使用gcc时，gcc会完成预处理、编译、汇编和连接；
前三步生成目标文件，
连接时把生成的目标文件链接成可执行文件
gcc可以针对不同的源程序文件进行不同处理，文件格式以文件的后缀来识别
预处理阶段
预处理是常规编译之前预先进行的工作，故此得名
负责读取C语言源文件，对其中以“#”开头的指令（伪指令）和特殊符号进行处理
将“#include”所指出的文件替代该程序行，有两种格式：
#include <文件名>
#include “文件名”
对C语言源程序中的宏名进行宏替换。
#define EOF -1
预处理程序将程序中有EOF的部分以-1取代。
预处理程序对源程序进行“替换”之后，输出的文件就不包含宏定义、文件包含、条件编译等指令，与源文件功能相同，而形式不同。
宏定义：
1.可以在C程序中：
#define name value：
如： #define stuname “Wang”
也可以在gcc命令的选项中设置宏定义；
gcc –D name=definition
第二种方式的优先级高于第一种方式，可以覆盖源文件中的定义
gcc命令的使用
在Linux系统中，C/C++程序编译命令是gcc，例如
$ gcc [options] [filenames]
1.其中filenames为所要编译的程序源文件；
2.执行完成后，生成默认的可执行文件a.out；
3.[options]部分可以有较多取值
如：预处理选项、编译选项、优化选项、连接选项，使得gcc命令的功能很多
$ cat hello.c
#include “test1.h”
#define var1 “call for help”
main()
{
printf(“display –D variable %s\n”, DOPTION);
printf(“display overwrite var1=%s\n ”, var1);
printf(“hello, everyone!\n”);
}
假设上述程序中，头文件test1.h存放在目录/temp中，且头文件里定义了变量var1，
下面用gcc命令对上述C程序进行编译，
$ gcc hello.c
则会提示找不到头文件test1.h，以及DOPTION未定义；
因此，编译的时候要在gcc命令的选项里面，加入头文件test1.h的路径：
$ gcc –I /temp hello.c
此时，会提示:变量var1重定义、DOPTION未定义
在gcc命令的选项里加入对DOPTION的宏定义：
$ gcc –I /temp –D DOPTION=”test” –E hello.c
-E:只做预处理，比如：宏替换，用参数的取值替代宏名；
不做编译，将结果显示在标准输出上
替代结果：
main()
{
printf(“display –D variable %s\n”, “test”);
printf(“display overwrite var1=%s\n ”, “call for help”);
printf(“hello, everyone!\n”);
}
编译完成后，生成默认的可执行文件a.out
$ a.out
display –D variable test
display overwrite var1=call for help
hello, everyone!
编译阶段
对预处理之后的输出文件进行词法分析、语法分析，试图找出所有不符合语法规则的部分
并根据问题给出错误消息，终止编译，或给出警告
当确定程序符合语法规则后，将其“翻译”为功能等价的中间代码，或汇编代码。
汇编过程
汇编程序（Assembler）把汇编代码翻译成目标机器代码
包括代码段和数据段等部分，前者包括程序指令，后者存放各种全局或局部变量。
gcc的编译程序选项
选项格式 功 能
-c 只生成目标文件，不进行连接。用于对源文件的分别编译
-S 只进行编译，不做汇编，生成汇编代码文件格式，其名与源文件相同，但扩展名为.s
-o file 将输出放在文件file中。如果未使用该选项，则可执行文件放在a.out中
-g 指示编译程序在目标代码中加入供调试程序gdb使用的附加信息
-v 在标准出错输出上显示编译阶段所执行的命令，即编译驱动程序及预处理程序的版本号
$ cat m1.c
#include<stdio.h>
main()
{
int r;
printf(“enter an integer\n”);
scanf(“%d”,&r);
square(r);
return 0;
}
$ cat m2.c
#include<stdio.h>
int square(int x)
{
printf(“square =%d\n”, x*x);
return (x*x);
}
若直接编译m1.c文件：gcc m1.c，则会提示：
m1.c文件中的main函数调用的square函数，但没有事先定义和声明。
因此需要使用-c选项
$ gcc –c m1.c
$ gcc –c m2.c
$ gcc m1.o m2.o –o m12
$ m12
enter an integer
6
square=36
-c选项表示：
只生产目标文件（后缀为.o，参见表6.1），而不进行连接，可用于对源文件分别编译。
连接阶段
连接程序（Linker）要解决外部符号访问地址问题
将一个文件中引用的符号（如：变量、函数调用），与该符号在另外一个文件中的定义连接起来，
最终成为操作系统可以执行的可执行文件。
3 gdb程序调试工具
程序中的错误可按性质分为三种：
1）编译错误，即语法错误。在编译阶段出现， 如：括号不对称、缺少分号等；
2）运行错误：运行时才能发现， 如：除数为0，循环终止条件无法达到
3）逻辑错误：程序可以正常运行，但结果不对。
查找程序中的错误，诊断其准确位置，并予以改正，这就是程序调试
Linux系统中包含了调试程序gdb
它是一个用来调试C和 C++ 程序的调试器;
gdb可以在程序运行时观察程序的内部结构和内存的使用情况;
gdb 所提供的一些功能如下所示
运行程序，设置程序运行的参数和环境；
控制程序在指定的条件下停止运行；
当程序停止时，可以检查程序的状态；
动态监视程序中变量的值；
gdb程序调试的对象是可执行文件，而不是程序的源代码文件；
如果要让产生的可执行文件可以用来调试，需在执行gcc指令编译程序时，
加上-g参数，指定程序在编译时包含调试信息；
gdb调试程序一般步骤：
1）$gcc -g test.c -o test
2)$gdb test
3)(gdb)run
系统会给出错误提示
4）（gdb)backtrace
显示函数调用时栈的情况
一般栈顶就是开始出现错误的地方
5）（gdb)list
显示源码中错误行上下文5行，共10行
6）（gdb）break 19 if i=100
Breakpoint i at 0x8048395:file test.c,line 19
7)(gdb) run
8)(gdb)s
9)(gdb)print i
gdb调试过程中的常用命令
准备工作：
为了发挥gdb的全部功能，需要在编译源程序时使用-g选项 ：
$ gcc -g m1.c -o m1
启动gdb的方法有以下几种：
1）直接使用shell命令gdb $ gdb
2）以一个可执行程序作为gdb的参数 $ gdb m1
显示源程序和数据
在被调试的源程序中，进行上下文搜索，也可设定搜索路径
1）显示源文件
利用list命令可以显示源文件中指定的函数或代码行
2）模式搜索：在源代码中搜索给定模式的命令
查看运行时数据
1）print命令
一般使用格式是 ：print [/fmt] exp
当被调试的程序停止时，可以用print命令，查看当前程序中运行的数据。
如：print i print i*j
gdb所支持的运算符
① { type }adrexp 表示一个数据类型为type、存放地址为adrexp的数据
② @ 运算符：
print array@10 从基地址array开始的10个数组元素值
print array[3]@5 从array第三个元素开始的，5个数组元素值
③ file :: var （或者 function :: var ）
表示文件file（或者函数function）中变量var的值
控制程序的执行
进入gdb后，可以在源程序的某些行上设置断点（breakpoint）
程序执行到断点所在行，则暂停执行
此外还有：
观察点（watchpoint）：观察某个表达式的值是否发生变化
捕捉点（catchpoint）：针对程序运行时出现的事件，如：进程的创建
断点、观察点、捕捉点统称为停止点
1）设置断点：用break命令设置断点：
break linenum
break linenum if condition
break function
break file:linenum
break file:function
break *address
break
2）显示断点：显示程序中设置了哪些断点
info breakpoints [num]
info break [num]
维护停止点：清除和停用停止点
delete clear disable enable
运行程序：设置断点后，用run命令运行程序
程序的单步跟踪
设置断点后，可以让程序一步步地向下执行，用户可以仔细检查运行过程，实行单步跟踪的命令是step和next，
step [N] 其中N为步长
next [N]
两者区别是：
后者遇到函数调用时，执行整个函数，即将其作为一条指令对待；
前者进入函数内执行，每次仍然是执行N行语句。
修改变量值:
用户根据需要更改程序运行路线、变量的值，
如：
(gdb) print x=10
(gdb) set variable x=10
跳转执行
通常，被调试程序是顺序执行的，可以利用jump命令，
在gdb环境中让程序跳转到指定的代码行。
格式为：
jump linenum
jump *addr
程序维护工具make
软件开发过程中，往往采用结构化的程序设计思想，将一个大型程序分为若干个功能明确的子程序；
最终的可执行文件依赖于各个目标文件、源文件、库文件等，如果其中某些文件修改了，那么是否需要把所有文件都重新编译、连接一遍呢？
为了减轻系统的编译负担，Linux开发环境提供了程序维护工具：make
make的工作机制
通过使用make工具，程序员只需要定义各文件之间的依赖关系和相关操作
自动检测一个大型程序的哪些部分需要重新编译，然后发出编译命令
基本原理 :
要使用make命令，必须编写一个叫做makefile的文件，这个文件描述了软件包中文件之间的关系，提供更新每个文件的命令；
一般在一个软件包里，通常是可执行文件靠目标文件（.o后缀）来更新，目标文件靠编译源文件来更新；
makefile写好之后，每次改变了某些源文件，只要执行make命令，所有必要的重新编译将执行。
make程序利用makefile中的数据、每个文件的最后修改时间来确定那个文件需要更新，对于需要更新的文件，根据makefile数据中定义的命令来更新。
makefile文件
是一个文本形式的数据库文件，其中包含一些规则，告诉make命令需要处理哪些文件，以及如何处理；
makefile涉及三方面内容
目标文件、相依文件和操作命令
makefile文件示例:
假设：某个正在开发的程序包括prog.c和code.c两个C语言源文件，头文件有prog.h和code.h
且：
prog.c使用了prog.h和code.h两个头文件中声明的变量；
最后生成的可执行文件名为test；
则，相应的makefile文件为：
test：prog.o code.o
gcc –o test prog.o code.o
prog.o：prog.c prog.h code.h
gcc –c prog.c
code.o：code.c code.h
gcc –c code.c
clean：
rm –f *.o
在检查文件prog.o和code.o的时间戳之前，make会在下面的行中寻找以prog.o和code.o为目标的规则；
在第三行中找到了关于prog.o的规则，该文件的依赖文件是prog.c、prog.h和code.h；
同样，make会在后面的规则行中继续查找这些依赖文件的规则，
如果找不到，则开始检查这些依赖文件的时间戳，
如果这些文件中任何一个的时间戳比prog.o的新，make将执行“gcc –c prog.c –o prog.o”命令，更新prog.o文件；