实验1：Linux下C语言编程实践

实验1 linux c语言编程实践

一、实验目的

1．掌握Linux环境下C程序的编辑、编译、运行等操作； 2．掌握多文件的编译及连接； 3．初步掌握gdb调试方法；

二、实验任务与要求

1．在Linux环境下C程序的编辑、编译与运行； 2．多文件的编译及连接； 3．应用gdb调试程序；

三、实验工具与准备

计算机PC机，Linux Ubuntu操作系统

四、实验步骤与操作指导

1.调试下列程序。程序通过创建一个小型函数库，它包含两个函数，然后在一个示例程序中调用其中一个函数。这两个函数分别是pro1和pro2。按下面步骤生成函数库及测试函数库。

步骤1 为两个函数分别创建各自的源文件（将它们分别命名为pro1.c和pro2.c）。 [root@localhost root]# vi pro1.c #include void pro1(int arg) {

printf(“hello：%d\\n”,arg) ; }

[root@localhost root]# vi pro2.c #include void pro2(char *arg) {

printf(“您好：%s\\n”,arg) ; }

步骤2 分别编译这两个文件，生成要包含在库文件中的目标文件。这通过调用带有-c选项的gcc编译器来实现，-c选项的作用是阻止编译器创建一个完整的程序，gcc将把源程序编译成目标程序，文件名为以.o结尾。如果此时试图创建一个完整的程序将不会成功，因为还未定义main函数。

[root@localhost root]# gcc -c pro1.c pro2.c [root@localhost root]# ls *.o pro1.o pro2.o

步骤3 现在编写一个调用pro2函数的程序。首先，为库文件创建一个头文件lib.h。这个头文件将声明库文件中的函数，它应该被所有希望使用库文件的应用程序所包含。

[root@localhost root]# vi lib.h /*lib.h：pro1.c，pro2.c*/

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void pro1(int); void pro2(char *);

步骤4 创建主程序program.c，它包含库的头文件并且调用库中的一个函数。 [root@localhost root]# cat program.c #include “lib.h” int main() {

pro2(“Linux world”); exit(0); }

步骤5 编译并测试程序。暂时为编译器显式指定目标文件，然后要求编译器编译文件并将其与预先编译好的目标模块pro2.o链接。

[root@localhost root]# gcc -c program.c

[root@localhost root]# gcc -o program program.o pro2.o [root@localhost root]# ./program 您好：Linux world

步骤6 创建并使用一个库文件。用ar程序创建一个归档文件并将目标文件添加进去。这个程序之所以称为ar，是因为它将若干单独的文件归并到一个大的文件中以创建归档文件。注意，也可以用ar程序来创建任何类型文件的归档文件。

[root@localhost root]# ar crv libfoo.a pro1.o pro2.o 函数库现在即可使用。可以在编译器命令行的文件列表中添加该库文件以创建程序，如下所示：

[root@localhost root]# gcc -o program program.o libfoo.a [root@localhost root]# ./program 您好：Linux world

也可以用“-l”选项来访问函数库，但是因为其未保存在标准位置，所以必须用-L选项来指示gcc在何处可以找到它，如下所示：

[root@localhost root]#gcc -o program program.o -L. -lfoo -L.选项指示编译器在当前目录“.”中查找函数库。“-lfoo”选项指示编译器使用名为libfoo.a的函数库（或者名为libfoo.so的共享库，如果它存在的话）。

要查看目标文件、函数库或可执行文件里包含的函数，可以使用nm命令。如果查看program和libfoo.a，就会看到函数库libfoo.a中包含pro1和pro2两个函数，而 program里只包含函数pro2。创建程序时，它只包含函数库中它实际需要的函数。虽然程序中的头文件包含函数库中所有函数的声明，但这并不将整个函数库包含在最终的程序中。 问题思考：

（1）按照给出的步骤1-6调试程序；

（2）编写两个函数，其中一个求数组中的最大值与最小值，另一函数求某一数组的元素个数及main函数，建立一个库。主程序调用这两个函数，对程序进行调试并记录实验结果。

2．调试下列程序。设计一个程序，要求输入两个整数，输出两个整数间的所有自然数。 步骤1 编辑源程序代码。

[root@localhost root]#vim main.c

程序代码如下：

#include

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int num(int x, int y); int main() {

int a1,a2,min_int; printf(\请输入第一个整数：\

scanf(\ printf(\请输入第二个整数：\

scanf(\ num(a1,a2); }

int num(int x, int y) {

int temp,i;

if (x>y)

{temp=x;x=y;y=temp;} for(i=x;i<=y;i++) printf(“]”,i); printf(“\\n”); return 0;

}

步骤2 用gcc编译程序。

在编译的时候要加上选项“-g”。这样编译出的可执行代码中包含调试信息，否则之后gdb无法载入该可执行文件。

[root@localhost root]# gcc main.c -o main -g

步骤3 进入gdb调试环境。

gdb进行调试的是可执行文件，因此要调试的是main而不是main.c，输入如下：

[root@localhost root]#gdb main

回车后就进入了gdb调试模式，如图4-1所示。 GNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh) Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc. GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions. Type \There is absolutely no warranty for GDB. Type \This GDB was configured as \(gdb) 图4-1 进入gdb调试环境 可以看到，在gdb的启动画面中有gdb的版本号、使用的库文件等信息，在gdb的调试环境中，提示符是“(gdb)”。

步骤4 用gdb调试程序。

（1）查看源文件

在gdb中输入“l”(list)就可以查看程序源代码，一次显示10行。

可以看出，gdb列出的源代码中明确地给出了对应的行号，这样可以大大方便代码的定位。

（2）设置断点

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设置断点在调试程序时是一个非常重要的手段，它可以使程序到一定位置暂停运行。软件工程师可以在断点处查看变量的值、堆栈情况等，从而找出代码的问题所在。

在gdb中设置断点的命令是“b”(break)，后面跟行号或者函数名。

不指定具体行号的断点设置在“b”(break)后面跟函数名。本例可以输入“break num”。

（3）查看断点信息

设置完断点后，可以用命令“info b”(info break)查看断点信息。 （4）运行程序

接下来可以运行程序，可以输入“r”(run)开始运行程序。 （5）查看与设置变量值

调试程序重要手段就是查看断点处的变量值。程序运行到断点处会自动暂停，此时输入“p变量名”可查看指定变量的值。

调试程序时，若需要修改变量值，可程序运行到断点处时，输入“set 变量=设定值”，例如，给变量“a2”赋值100，输入“set a2=100”。

gdb在显示变量值时都会在对应值前加“$n”标记，它是当前变量值的引用标记，以后想再引用此变量，可以直接使用“$n”，提高了调试效率。

（6）单步运行

很多情况下，调试的时候要单步运行程序。在断点处输入 “n”(next)或者“s”(step)可单步运行。它们之间的区别在于：若有函数，调用时，“s”会进入该函数，而“n”不会进入该函数。

（7）继续运行程序

在查看完变量或堆栈情况后可以输入“c”(continue)命令恢复程序的正常运行，把剩余的程序执行完，并显示执行结果。

（8）退出gdb环境

退出gdb环境只要输入“q”(quit)命令，回车后退出gdb环境。

3．调试下列程序。产生10个介于1到10之间的随机数值。提示：函数rand( )会返回一个0~ RAND_MAX（其值为2147483647）之间的随机值。产生一个大于等于0、小于1的数，此数可表示为：rand()/(RAND_MAX+1.0)。

操作步骤

步骤1 编辑源程序代码。

[root@localhost root]#vim 4-3.c

程序代码如下：

#include #include \int main() { int i,j;

srand((int)time(0)); for(i=0;i<10;i++) {

j=1+(int)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)); printf(\ }

printf(“\\n”); }

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问题思考：

（1）编写一个猜数游戏的程序，先产生一个随机数，要求测试者输入一个数，计算机会提示猜大了，猜小了或恭喜您猜中了，直到猜中，退出程序；

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