05-06 开发工具

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05 嵌入式C语言编译器

GCC与gcc有什么不同？

GCC(GNU Compiler Collection)
- GNU编译器集合，包含众多语言的编译器：C,C++,Java,D,Objective-C,etc.
gcc：特指GCC中的C语言编译器

GCC VS. 嵌入式

多数嵌入式操作系统都基于GCC进行源码编译：Linux,VxWorks,Android,etc.

实际开发中的使用

内核开发:gcc
应用开发:gcc/g++/gdc

什么是交叉编译

背景：嵌入式设备往往资源受限，不可能在嵌入式上直接对处理器进行编程。
解决方案：在开发主机(PC)上对源码进行编译，最终生成目标主机(嵌入式设备)的可执行程序。

gcc是如何进行交叉编译的?

配置目标主机的编译工具链(如:arm-linux)
配置工具链的具体版本
- 根据具体的目标代码选择相应的工具链版本
- 正确使用关于硬件体系结构的特殊编译选项

案例:大型企业嵌入式开发环境

初识编译器

你不知道的事...

拓展问题：如何理解"多语言混合开发"?

多语言混合开发方式一

行业案例：.net framework

多语言混合开发方式二

行业案例: QQ

多语言混合开发方式三

行业案例：Eclipse

gcc关键编译选项

预处理指令：gcc -E file.c -o file.i
编译指令：gcc -S file.i -o file.s
汇编指令：gcc -c file.s -o file.o
生成映射文件：gcc -WI,-Map=test.map file.c
宏定义：gcc -D'TEST="Test"' file.c
获取系统头文件路径：gcc -v file.c
生成依赖关系
- 获取目标的完整依赖关系：gcc -M test.c
- 获取目标的部分依赖关系：gcc -MM test.c
指定库文件及库文件搜索路径
- -L选项：指定库文件的搜索路径
- -l选项：指定库文件
gcc test.c -L. -lfunc

06 开发中的辅助工具

什么是开发环境

构建环境：代码编写，程序编译，版本控制(可选)
调试环境：用于定位问题的辅助工具集
测试环境：用于验证目标程序是否满足用户的显性需求和隐性需求

嵌入式开发中的时间分配

代码编写即目标构建(20%)
测试,调试,bug修复(80%)

问题:如何提高开发效率?

工欲善其事,必先利其器！

GNU为GCC编译器提供了配套的辅助工具集(Binutils)，http://www.gnu.org/software/binutils。

工具名	功能简介
addr2line	将代码地址转换为对应的程序行号
strip	剔除可执行程序中的调试信息
ar	将目标文件打包成为静态库
nm	列出目标文件中的符号及对应地址
objdump	查看程序段信息及反汇编
size	查看目标文件中的段大小
strings	查看目标文件中的字符串
readelf	用于读取 ELF（Executable and Linkable Format）格式文件的详细信息

addr2line

将指定地址转换为对应的文件名和行号
常用于分析和定位内存访问错误的问题

void func() {
    /*oops!!*/
    *g_pointer = (int)"Hello World";
    return;
}

addr2line示例:定位0地址访问

开启core dump选项：ulimit -c unlimited
运行程序，并生成崩溃时的core文件，执行导致程序崩溃的测试用例
读取core文件，获取IP寄存器的值(0x08048000)，dmesg core
使用addr2line定位代码行，addr2line 0x08048000 -f -e test.out

strip

剔除程序文件中的调试信息，减少目标程序的大小
一般在程序发布前都需要将调试信息剔除
过多的调试信息可能影响程序的执行效率 strip test.out

注意事项

几乎所有的调试辅助工具都依赖于目标文件中的调试信息
调试信息的运用能够快速定位问题
使用gcc编译程序时使用-g选项生成调试信息
发布程序时再考虑是否使用strip剔除调试信息

ar

打包目标文件：ar crs libname.a x.o y.o
解压目标文件：ar x libname.a

nm

列出目标文件中的标识符(变量名,函数名)
输出结果由三部分组成:（地址,断,标识符）

示例:

段标识说明

段标识	说明
A	地址值在链接过程中不会发生改变
B或b	标识符位于未初始化数据段(.bss)
C	未定义存储段的标识符,链接时决定段位置
D或d	标识符位于数据段(.data)
N	调试专用标识符
R或r	标识符位于只读存储区(.rdata)
T或t	标识符位于代码段(.text)
U	未定义的标识符

objdump

反汇编目标文件，查看汇编到源码的映射
- objdump -d func.o
- objdump -S func.o
查找目标文件中的详细段信息
- objdump -h test.out

objdump -h的输出说明

符号	说明
Idx	段下标
Name	段标识符(名字)
Size	段所占空间的大小
VMA	段起始位置的虚存地址
LMA	段在存储空间中的加载地址
File off	段在目标文件中的相对位置
Algn	段的边界对齐字节数

size

获取目标文件中的所有段大小

size test.out

strings

获取目标文件中的所有字符串常量

strings test.out

readelf

使用readelf查找程序所需的动态库：

readelf --dynamic ./exetuable | grep NEEDED

输出如下：

0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [librwp2p.so]
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libzlog.so]
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libcrypto.so.1.0.0]
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libssl.so.1.0.0]
......
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libm.so.6]
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libgcc_s.so.1]
0x0000000000000001 (NEEDED) Shared library: [libc.so.6]

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addr2line​

strip​

ar​

nm​

objdump​

size​

strings​

readelf​