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Linux下C++开发工具介绍

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发表于 2019-2-18 17:53:45 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
就C++开发工具而言,与Windows下微软(VC, VS2005等)一统天下相比,Linux/Unix下C++开发,可谓五花八门,各式各样。Emacs, vi, eclipse, anjuta,kdevelop等层出不穷。
    Windows下,开发工具多以集成开发环境IDE的形式展现给最终用户。例如,VS2005集成了编辑器,宏汇编ml,C /C++编译器cl,资源编译器rc,调试器,文档生成工具, nmake。它们以集成方式提供给最终用户,对于初学者而言十分方便。但是,这种商业模式,直接导致用户可定制性差,不利于自动化,集成第三方工具的能力弱。例如,无法定制一些宏来处理一些重复操作;体会不到自动化makefile一步到位快感;无法远程登录到服务器上进行开发;无法使用某种”粘合剂”来把第三方工具(例如,文本工具,字符串工具)有效地调用起来。可以说,良好的商业支持和傻瓜式开发,是它们主要的优点。
    在linux下,开发工具被切割成一个个独立的小工具。各自处理不同的问题。例如,编辑器(emacs, vim)用来进行编辑程序的,调试器(gdb)用来调试程序,编译器(GCC)用来编译和链接程序的,性能分析工具(gcov, gprof)用来优化程序的,文档生成器(doxygen)用来生成文档的。同时,还有一些系统工具和系统知识,我们是很有必要了解的:程序自动化机制 makefile,系统粘合剂shell,系统查找工具grep, locate, find。其它的工具(例如ctags, OCI公司的MPC等等),一旦熟练掌握,它们将成为你手中的利器。
    本文主要是一些针对LINUX下开发工具使用的经验之谈。由于,工具品种繁多,我们没有能力也没有必要一一介绍。对于LINUX下IDE工具,例如 eclipse, anjuta等,它们虽然也很实用,但是使用起来比较简单,而且目前还算不上主流。所以,它们将不被着重介绍。同时,本文也不打算写成各个工具的操作手册,只着眼于介绍各个工具的想要解决的问题、运行机理和主要特性。
正文
编辑器
    要进行开发,第一件事情就是选择一个合适的编辑器。编辑器选择有几个要素:
    1)减少不必要的编辑动作,减少编辑的时间。
    一切能够无二义性描述出来的编辑任务,都可以而且应该能被自动化。例如,每一个C++程序都会有一个main函数;我们在定义.h文件时,都希望加入一些预处理指令#define来帮我们解决重复引用同一个头文件而带来的麻烦。鼠标操作总是比键盘操作要慢的。这方面EMACS做得可算是到了极致。所以, EMACS用户经常会吹嘘:他们编辑的速度等同于他们思考的速度。
    2)可扩展性高。
    程序员预期的编辑器应该能提供一些编程的帮助,例如,语法高亮,自动补齐,自动排版,语法检查等等。留心观察一下gedit, vim, emacs, ultraEdit,就会发现它们提供的远不是windows 记事本,写字板提供的那么简陋的功能。对于一种新的语言,新的语法,它们应该能很方便地提供支持,而不停留在一种或几种固定的语言上。
    3)用户可定制性高。
    如果想长期从事研发, 特别是linux/unix下研发的话,那么你很有必要学好一个功能足够的编辑器。有这么一句话:Linux下程序员分为三种,使用emacs的,使用vi的,还有其它。
EMACS是Stallman用lisp语言写的一个GPL的编辑器。我们这里所说的emacs指的是GNU emacs,而非Xemacs。由于它的开放性,我们可以把它打造成一个功能强大的IDE。我们在安装好CGYwin之后,也可以在Windows系统下使用 EMACS。CGYwin和MINGW是第三方写的一个在Windows系统上模拟POSIX系统的工具。
    EMACS与其说的是一个编辑器,倒不如说它是一个操作系统。我们可以用它来写编程,写wiki,收发邮件等等。EMACS主要是通过两种方式来进行扩展:el脚本(elisp是lisp的一种方言)和第三方扩展包。EMACS的入门成本很高。由于是纯键盘操作,所以需要记忆大量的快捷键;功能强大是通过用户添加一些扩展包,lisp脚本来实现的。如何正确配置和修改是很需要耐心和技巧的。
    编译器
    编译器首选GCC(GNU COMPILER COLLECTION)。原因有两个,它是GNU开源的,同时它对标准C++的支持度高达96.15%。而VC++6.0的支持度只有83.43%。 GCC不仅是通常意义上的C或C++的编译器,它还可以编译java等其它语言。gcc是gnu c的编译器,g++是gnu c++的编译器, 而EGCS(Enhanced GNU Compiler Suite)可以认为是gcc的改进版。
    编译语言从源程序到目标代码会经过如下几个阶段:源程序->汇编程序->编译成obj程序->链接成最终可执行程序。我们可以通过一条编译指令来完成所有步骤。也可以分步执行。gcc有三个重要选项-E(只进行预处理), -S(生成汇编代码), -g(生成带原代码调试符号的可执行文件,如果想用gdb调试的话,就应该在编译时打开这个选项)。
    GCC可以看作一个软件包,除了编译工具,它还集成了调试器gdb,性能分析工具gcov, gprof。只要我们装好了GCC,这些强大工具就可以直接使用了。
    通过gcov,我们可以查看一个程序,源代码中每行代码的运行次数。我们优化运行次数最多的代码,那么就可以大大优化程序。使用gcov时,需要打开 GCC的fprofile-arcs和ftest-coverage两个选项。gcov中常用的选项有-b分支统计信息。
    通过gprof工具,我们可以查看函数之间的调用顺序,及各个函数运行的时间。我们可以将gprof理解为linux/unix自带工具time的加强版。使用gprof时,需要打开GCC的pg选项。
    gcov和 gprof的共同点是在编译程序时,加入自己的一些辅助信息,由此来进行程序诊断。除了,这些优化手段,我们还可以使用一些内存泄漏工具,来减少野指针,未释放的内存空间。
调试器
    GDB即GNU的调试器,它是GCC附带的一个性能优质的调试器。通过GDB和脚本结合,我们可以很好的实现回归测试。
    GDB可以运行于CLI和GUI两种模式。默认GDB是CLI模式的,我们可以去下载和安装GUI模式的GDB,例如xxgdb, ddd等。一个更好的方式是在 EMACS中使用GDB。GDB包括visual studio工具的所有调试功能,还包括它没有的功能。它除了支持,我们一般的设置断点,单步跟踪,step in, step out, step over等,还有一些强大的功能。在gdb中,我们可以有以下几种暂停方式:断点(BreakPoint)、观察点(WatchPoint)、捕捉点(CatchPoint)、信号(Signals)、线程停止(Thread Stops)。
下面列举几个让我印象深刻的功能。1)通过 watch指令,可以让程序在某个变量的值发生变化时,暂停下来。2)通过print指令,在程序运行时,设置变量的值,运行一个程序自身支持的一个方法。3)通过until指令,我们可以让程序在运行到某个程序时暂停下来。4)通过break.. if指令,使得程序在满足某个bool表达式时,暂停下来。
粘合剂
    我想通过“粘合剂”这个词来表达将多个工具粘合起来的“胶水”。例如,通过shell脚本,我们可以把OS命令,sed指令,awk指令,其它脚本文件等串联起来,发挥它们的合力。在linux C++编程中,我们不可避免地会使用makefile文件。通过,它我们可以把编译指令,生成文档操作,清除操作等等串联起来。从某种意义上来看,它也相当于一个粘合剂。
makefile的出发点是,维护好一个项目中众多文件的依赖关系,由此得到一个源程序的拓扑图。当我们只修改图中某个结点时,重新编译时就只需要将拓扑图中关联的链路进行编译就好了。由此,大大缩短了编译的时间。make有两大概念:dependencies和rules。规则rule即针对每一个依赖关系 dependency定义一个操作规则。这个细粒度的分离,就可以使我们可以定制软件构建的行为。例如,修改使用的编译器,修改includepath, 修改libpath, 修改编译选项等等。我们常见的VC中的nmake,功能和make是类似的。
    make使用的重点和难点是编写Makefile文件。Makefile的语法相对其它语言来说是很不一样的,我们要特别注意TAB键和空格键的区别。有很多工具可以用来帮助我们生成Makefile。最出名的就是GNU的autoconf了。一个GNU程序的编写,需要autoscan, aclocal, autoconf, automake这四个工具。
我们知道GNU软件安装的三步曲是:./configure, make, make install。其中./configure就是根据autoconf, alocal等工具生成一个makefile文件。make指令就是调用make指令来根据makefile文件的规则来编译源程序。而make install就是执行makefile中的install规则指出的操作(一般是copy操作)。而make clean就是执行makefile中的clean规则指出的操作(一般是rm操作)。我们用Eclispe+CDT开发Managed C++ Project时,它就是通过objects.mk,subdir.mk,sources.mk三个文件来生成Makefile。我们注意观察编译时的输出信息,就可以看到显示的Makefile文件的内容。
可以说,如果想编译出跨平台的C++程序,那么makefile是一种最方便的机制。
OCI公司为Douglas C.Schmidt的ACE,TAO开源社区编写了一段伟大的perl脚本--MPC。它由平台信息,一个规则文件,源代码,生成用户想要的工程文件,例如Make, Nmake, Visual C++ 6, Visual C++ 7等等。Google Web Tookit, Celtix做的事情与之类似,不过它们是针对JAVA的,而MPC是针对C++的。
结束语
    国内资料太多的低层次的重复,经常是一个网页被多次转载,而且回答问题时深度不够。个人找资料的顺序是:查看quick start或how to文档->自带的帮助(如果看起来不太吃力话)->百度查一下中文网页,来理清一下基本概念->google查一下->几个大的,相关的网站查下资料->看自带帮助。再者,面对面的交流是十分重要的,大家可以相互理一下概念,交流一下心得。可惜,我身边这种氛围还是不够。
    Linux下开发还可以更友好一些。个人感觉, linux开发要在国内普通程序员中大规模普及,还有一段很长的路要走。ubuntu火爆的主要原因,就是它帮用户搭好一些默认配置。用户如果想新加一些服务,它们提供了良好,有效地支持。所以,我想我们可以在IDE和现在linux这种一个个小部件的这两种状态之间,取一个折衷。也就是针对几种主要需求的用户,发布一些配置好的环境。尤其是emacs的各种el脚本(例如界面主题的color-theme, C/C++语言编辑策略,代码样式设置脚本,各种emacs系统设置), 第三方扩展包(模板template, 编程支持包cedet等)。每一个用户浪费时间来进行这些配置是十分没有意义的!工具始终只是工具,我们不能沦为工具的奴隶,不能把一大部分精力浪费在配置工具上。
    值得注意的是现在方兴未艾的eclipse有向这方面迈进的趋势。但是,现在emacs已经做得很好了,ecilpse能否超越它,我们还有待观察。我们可以通过在eclipse上安装SDT插件来进行C++开发。但是,它目前还不支持调试功能,而且不太稳定,功能不够强。例如,有时会无故死掉;如果想通过eclipse来转向函数原型的话,那么迎接你的将是一个漫长、焦急的等待。
由于本人缺少在linux下进行实际大规模程序的开发经验,对很多工具和机制的理解还比较肤浅。对它们的熟悉程度离真正实用,还有一段很长的路要走。
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沙发
发表于 2020-1-1 14:07:25 | 只看该作者
1. gcc编译.c源文件 g++编译.cpp源文件
gcc Hello.c -o hello
g++ Hello.cpp -o hello

2.相关参数
-c 可以只编译不链接(针对只包含了.h文件,没有连接到对应的.cpp文件的情况)

/////////////////////////////g++//////////////////
a.常用的编译过程
g++ -c mytool1.cpp //把源文件编译成目标文件,默认目标文件名为mytool1.o
g++  -o test test.o mytool1.o mytool2.o//把多个目标文件链接成可执行文件,指定可执行文件名为test
b.编译多个文件
g++ -o test test.cpp mytool1.cpp  mytool2.cpp //把3个源文件编译链接成可执行文件test

/////////////////////////////gcc//////////////////
a.库相关
.so: 动态链接库文件
.a: 静态链接库文件
b.使用库文件
gcc –o hello –L/home/youname  test.a hello.c  //-L向gcc的库文件搜索路径中添加新的目录  ??
g++ –o hello –lmhello.c    //-l: 指定链接的库文件名  ??
c.其他编译选项
-Wall : 使GCC产生尽可能多的警告信息
-O2: 代码优化(编写出高质量的代码,是编程的关键!!)
注意事项:跟踪和调试程序的时候不使用
-g : 编译的时候加入调试信息

3.make  Makefile 文件
make是一个自动化编译链接工具
Makefile 文件告诉make 做什么 ,怎么做
makefile定义了一系列的规则
makefile文件需要按照某种语法规则来编写
*目标:需要由make工具创建的项目
*依赖关系:要创建的项目依赖哪些文件
*执行的命令:创建项目时需要运行的命令
[目标]   [依赖关系]              [执行的命令]
hello : hello.o mfile.o  g++ –o hello hello.o mfile.o

*宏变量: 使用=定义,使用$()引用宏变量
如:CC = g++
$(CC) –c hello.c

*内部变量 这些变量不需要括号括住

● $@扩展为当前规则的目标文件名;
● $<扩展为当前规则依赖文件列表中的第一个依赖文件;
● $^扩展为整个依赖文件的列表(除掉了所有重复的文件名)。
● $*扩展成当前规则中目标文件和依赖文件共享的文件名,不含扩展名;
● $?扩展为所有的修改日期比当前规则的目标文件的创建日期更晚的依赖文件,该值只有在使用显式规则时才会被使用;

*隐含规则
make 工具中包含一些内置或隐含的规则,这些规则定义了如何从不同的依赖文件建立特定类型的目标。
后缀规则
.c:.o
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $<


4.gdb调试(可仅输入第一个字符) gdb ./文件名
list <显示源代码>
  break 行号<设置断点>
  run<运行程序>
  continue<继续从断点处运行>
  print 变量<调试时查看变量的值>
  del 行号<删除断点>
  step<单步执行,可跟踪到函数内部>
  next<单步执行,不跟踪到函数内部>
  quit<退出>
gcc: GNU编译软件合集,GNU Compiler Collection
主页:http://gcc.gnu.org



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板凳
发表于 2020-1-5 15:56:33 | 只看该作者
1. gcc编译.c源文件 g++编译.cpp源文件
gcc Hello.c -o hello
g++ Hello.cpp -o hello

2.相关参数
-c 可以只编译不链接(针对只包含了.h文件,没有连接到对应的.cpp文件的情况)

/////////////////////////////g++//////////////////
a.常用的编译过程
g++ -c mytool1.cpp //把源文件编译成目标文件,默认目标文件名为mytool1.o
g++  -o test test.o mytool1.o mytool2.o//把多个目标文件链接成可执行文件,指定可执行文件名为test
b.编译多个文件
g++ -o test test.cpp mytool1.cpp  mytool2.cpp //把3个源文件编译链接成可执行文件test

/////////////////////////////gcc//////////////////
a.库相关
.so: 动态链接库文件
.a: 静态链接库文件
b.使用库文件
gcc –o hello –L/home/youname  test.a hello.c  //-L向gcc的库文件搜索路径中添加新的目录  ??
g++ –o hello –lmhello.c    //-l: 指定链接的库文件名  ??
g++ helloworld.cpp   生成 a.out
g++ helloworld.cpp -o helloworld  生成 helloworld

c.其他编译选项
-Wall : 使GCC产生尽可能多的警告信息
-O2: 代码优化(编写出高质量的代码,是编程的关键!!)
注意事项:跟踪和调试程序的时候不使用
-g : 编译的时候加入调试信息

3.make  Makefile 文件
make是一个自动化编译链接工具
Makefile 文件告诉make 做什么 ,怎么做
makefile定义了一系列的规则
makefile文件需要按照某种语法规则来编写
*目标:需要由make工具创建的项目
*依赖关系:要创建的项目依赖哪些文件
*执行的命令:创建项目时需要运行的命令
[目标]   [依赖关系]              [执行的命令]
hello : hello.o mfile.o  g++ –o hello hello.o mfile.o

*宏变量: 使用=定义,使用$()引用宏变量
如:CC = g++
$(CC) –c hello.c

*内部变量 这些变量不需要括号括住

● $@扩展为当前规则的目标文件名;
● $<扩展为当前规则依赖文件列表中的第一个依赖文件;
● $^扩展为整个依赖文件的列表(除掉了所有重复的文件名)。
● $*扩展成当前规则中目标文件和依赖文件共享的文件名,不含扩展名;
● $?扩展为所有的修改日期比当前规则的目标文件的创建日期更晚的依赖文件,该值只有在使用显式规则时才会被使用;

*隐含规则
make 工具中包含一些内置或隐含的规则,这些规则定义了如何从不同的依赖文件建立特定类型的目标。
后缀规则
.c:.o
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $<


4.gdb调试(可仅输入第一个字符) gdb ./文件名
list <显示源代码>
  break 行号<设置断点>
  del 行号<删除断点>
  info br <查看断点信息>
  run<运行程序>
  continue<继续从断点处运行>
  print 变量<调试时查看变量的值>  
  step<单步执行,可跟踪到函数内部>
  next<单步执行,不跟踪到函数内部>
  quit<退出>
  


  
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