gcc/g++/gdb 的正確打開方式：從編譯到調試，一次搞懂！

一口Linux

前言：gcc/g++/gdb，程序員的“魔法棒”大家好，我是小康。今天我們來聊下怎樣來編譯和調試 C/C++ 程序。
提到 gcc/g++，很多初學者的第一反應可能是：
“這不是編譯器嘛，不就寫 gcc main.c 然后敲個回車？”
但當編譯報錯時，才發(fā)現(xiàn)自己對它的了解就像對前任一樣——一知半解。
其實，gcc/g++ 不只是一個“會把 C/C++ 代碼變成可執(zhí)行文件”的工具，它還能優(yōu)化、調試、排錯，甚至分析代碼！今天，小康就來帶你解鎖 gcc/g++/gdb 的正確姿勢：從編譯到調試，通通搞明白！
小貼士：

gcc：C 編譯器，專門編譯 C 程序。

g++ : C++編譯器，專門編譯 C++ 程序。
gcc 和 g++的用法和參數(shù)基本相同，今天我們主要介紹 gcc！

gdb ：調試 C/C++ 程序的利器！1、什么是 gcc？簡單聊聊它的身份gcc，全稱 GNU Compiler Collection，是一款強大的開源編譯器，支持多種語言（C、C++、Objective-C 等）。但今天，我們只專注它在 C/C++ 編譯領域的表現(xiàn)。
一句話概括 gcc 的工作：
把你寫的代碼從“人話”翻譯成機器能看懂的“機器語言”。即：將你的程序代碼編譯成計算機能夠識別的機器語言(01機器碼)。
gcc 的核心流程分為四步：

預處理：處理宏定義、頭文件、條件編譯等。

編譯：將預處理的代碼轉成匯編代碼。

匯編：把匯編代碼轉成機器代碼（生成目標文件）。

鏈接：將目標文件生成可執(zhí)行文件。[/ol]2、GCC 的安裝與檢查2.1 檢查是否已安裝在終端輸入以下命令：
gcc --version
如果返回版本信息，說明 GCC 已經(jīng)安裝成功。如果提示 command not found，那就繼續(xù)看下面的安裝步驟。
2.2 安裝 GCC/G++/GDB

Ubuntu/Debian 系統(tǒng)：[/ol]sudo apt update
sudo apt install build-essential -y   # 安裝 gcc 和 g++
sudo apt install gdb                  # 安裝 gdb
這會同時安裝 GCC 和其他編譯工具鏈。

CentOS/Red Hat 系統(tǒng)：[/ol]sudo yum groupinstall "Development Tools" -y  # 安裝 gcc 和 g++
sudo yum install gdb -y                       # 安裝 gdb

驗證安裝：分別運行 gcc --version 、 g++ --version和 gdb --version，確認 GCC/G++/GDB 是否安裝成功。[/ol]3. gcc 的基本用法：從入門到熟練3.1 最簡單的編譯指令gcc main.c -o main

main.c 是你的代碼文件。

-o main 指定生成的可執(zhí)行文件名為 main。如果不寫 -o，默認生成名為 a.out 的文件。運行程序：
./main
就這么簡單，一行命令搞定編譯和運行，是不是挺方便？但這其實是“打包式”的操作，編譯和鏈接一起完成。如果你是剛入門的初學者，可能還不知道 GCC 背后做了些什么。這時，我們可以試試 分步編譯，讓每一步變得更清晰。
3.2 分步編譯指令分步編譯可以幫你更好地理解編譯器的工作流程。其實，GCC 編譯分為兩個主要階段（G++ 類似）：

編譯階段：將源碼翻譯成機器能理解的中間文件（目標文件，.o 文件）。

鏈接階段：將目標文件鏈接成最終的可執(zhí)行文件。[/ol]第一步：編譯源程序文件
運行以下命令，將 main.c 轉換成目標文件 main.o：
gcc -c main.c -o main.o

-c 參數(shù)表示只編譯，不鏈接。

main.o 是生成的目標文件，雖然不能直接運行，但它已經(jīng)包含了 main.c 的翻譯結果。第二步：鏈接目標文件
接下來，將目標文件 main.o 鏈接成可執(zhí)行文件 main：
gcc main.o -o main

這一步不再使用 -c，而是使用 -o，因為我們要讓 GCC 把目標文件鏈接成一個完整的程序。運行程序：
./main
同樣的輸出，經(jīng)過分步操作生成了結果，是不是感覺自己更專業(yè)了？
為什么要分步編譯？
你可能會想：“分兩步多麻煩啊，我直接一步編譯不就行了？”其實，分步編譯有它的優(yōu)勢：

更高的靈活性：當項目中有多個文件時，你只需要重新編譯修改過的文件，其他部分可以直接復用之前生成的目標文件（.o文件 ），大大提高效率。（下文會提到多個文件編譯的情況）

清晰的流程：每一步的工作職責都很明確，便于排查問題。例如，如果某個文件編譯不過，可以單獨解決，而不用從頭來過。3.2 常用選項大盤點1. 加點料，讓錯誤信息更清晰：
gcc -Wall -Wextra main.c -o main

-Wall：開啟常見警告（比如變量聲明但沒使用 -Wunused-variable  ）

-Wextra：開啟額外警告(如未使用函數(shù)參數(shù) -Wunused-parameter）2. 為調試準備，加上調試符號：
gcc -g main.c -o main

-g：生成調試信息，方便用 GDB 調試。3. 編譯多個文件：
gcc file1.c file2.c -o program

多個源文件會一起編譯鏈接成一個可執(zhí)行文件。4. 優(yōu)化代碼(-O 系列)
讓程序更快？試試優(yōu)化選項：
-O0：不優(yōu)化（默認）
gcc 默認不會優(yōu)化代碼，生成的程序跟你寫的源代碼更接近。
啥時候用？

開發(fā)調試時，容易追蹤代碼邏輯。編譯示例：
# 這兩個命令效果一樣
gcc hello.c -O0 -o hello
gcc hello.c -o hello
-O1：基礎優(yōu)化
會優(yōu)化掉無用代碼，讓程序稍微跑快一點，但調試依然友好。
啥時候用？

需要一點性能提升，但還得經(jīng)常調試代碼的時候。編譯示例：
gcc hello.c -O1 -o hello
-O2：常用優(yōu)化（推薦！）
在 -O1 的基礎上，增加更多優(yōu)化，比如減少循環(huán)次數(shù)、改進分支預測等。
啥時候用？

程序跑得還可以，但希望它跑得更穩(wěn)更快。適合大部分場景。編譯示例：
gcc hello.c -O2 -o hello
-O3：更高級優(yōu)化
比 -O2 更激進，開啟一些高級優(yōu)化，比如函數(shù)內聯(lián)和向量化。
啥時候用？

追求極限性能的程序，比如科學計算、大型數(shù)據(jù)處理。但注意，有時候優(yōu)化過頭會導致兼容性問題（比如浮點運算不準）。編譯示例：
gcc hello.c -O3 -o hello
總結：選擇適合的優(yōu)化級別

開發(fā)階段：-O0 或 -O1，方便調試。

生產(chǎn)環(huán)境：-O2 是最平衡的選項，跑得快又穩(wěn)。

極限性能：-O3 ，但要注意兼容性和精度問題。根據(jù)場景選個合適的優(yōu)化級別，你的代碼就能跑得既穩(wěn)又快！
4、多文件項目的編譯在實際項目中，代碼往往分成多個文件，比如：

main.c

utils.c

utils.h方法一：一次性編譯gcc main.c utils.c -o my_program
優(yōu)勢：

簡單粗暴：一條命令搞定所有文件，適合小項目。

快速省事：文件少的時候，用起來方便快捷。方法二：分步編譯再鏈接gcc -c main.c -o main.o  
gcc -c utils.c -o utils.o  
gcc main.o utils.o -o my_program
優(yōu)勢：

效率高：只編譯修改過的文件，不用每次全編譯。

更靈活：大項目用分步編譯更好管理，還能配合自動化工具用。建議：
文件少就用方法一，文件多或者想提高效率就用方法二，兩個都得會，隨場景切換！
5. gcc 編譯流程深入解析：搞懂每一步如果只知道用 gcc 編譯，算是入門；但要真正搞懂 gcc，必須了解它的四步工作流程。
5.1 預處理：先搞定頭文件和宏gcc -E main.c -o main.i

-E：只執(zhí)行預處理，輸出結果是 main.i。

預處理會替換 #include 的頭文件內容，展開宏定義，去掉注釋。

打開生成的文件，你能看到“裸露”的預處理后代碼。5.2 編譯：從人話到匯編gcc -S main.i -o main.s

-S：將預處理后的代碼轉成匯編代碼，結果是 main.s。

匯編代碼是介于高級語言和機器語言之間的一種語言，更接近機器。5.3 匯編：把匯編轉成機器碼gcc -c main.s -o main.o

-c：只執(zhí)行編譯到匯編的這一步，生成目標文件（main.o）。

目標文件是二進制的，但還不能直接運行。5.4 鏈接：生成可執(zhí)行文件gcc main.o -o main

鏈接器負責將目標文件和系統(tǒng)庫一起鏈接，生成最終的可執(zhí)行文件。各文件內容對比：
文件名內容類型用 cat
/vim
查看結果更合適的查看方式main.i預處理后的源碼源碼，可讀無需額外工具，直接查看main.s匯編代碼匯編指令，可讀無需額外工具，直接查看main.o二進制目標文件亂碼，不可讀objdump
或 readelfmain可執(zhí)行文件，機器碼亂碼，不可讀objdump
或 readelfPS:   gcc 和 g++ 的用法及參數(shù)基本相同。要編譯 C++ 程序，只需把命令中的 gcc 換成 g++，比如編譯 main.cpp：g++ main.cpp -o main。C++ 程序的文件通常以 .cpp 為后綴，如 main.cpp。
6. 調試利器：GDB 上線了寫代碼，最怕的是：程序掛了，但根本不知道為什么掛。
這時，調試工具 GDB 就派上用場了。
6.1 用 gcc 編譯時加調試信息gcc -g main.c -o main

-g 選項主要是生成調試信息，方便用 GDB 調試。6.2 常用 GDB 命令1. 啟動 GDB：
gdb ./main

進入 GDB 調試模式。2. 設置斷點：
break

比如 break 10，在代碼第 10 行 設置斷點 。3. 運行程序：
run

運行程序，停在斷點處。
4. 單步執(zhí)行：

單步執(zhí)行，不進入函數(shù)next

單步執(zhí)行，進入函數(shù)。step
選擇 next 跳過函數(shù)，step 進入函數(shù)，按需使用即可！
5. 查看變量值：
print

比如 print x，顯示當前變量 x 的值。6. 查看當前代碼（上下文代碼）

查看當前執(zhí)行位置的代碼：list
默認顯示當前斷點附近的代碼。

指定顯示某行附近的代碼：list
比如 list 20，顯示第 20 行附近的代碼。
7. 打印函數(shù)調用棧

查看調用棧信息：backtrace

顯示當前函數(shù)被哪個函數(shù)調用，調用者又是誰，一層層往上追溯。

對于分析崩潰點（coredump）特別有用。8. 查看所有斷點

列出當前所有斷點：info breakpoints
可以看到每個斷點的編號、位置等信息。
9. 刪除斷點

刪除某個斷點：delete
比如 delete 1，刪除編號為 1 的斷點。

刪除所有斷點：delete
10. 繼續(xù)運行程序

從當前斷點繼續(xù)運行程序：continue

程序會從當前斷點繼續(xù)跑，直到遇到下一個斷點或結束。11. 退出調試：
quit
7.常見問題排查7.1 缺少頭文件報錯：stdio.h: No such file or directory
原因：簡單說，編譯器找不到 stdio.h 這個標準頭文件，可能是系統(tǒng)里沒裝編譯工具包，缺了開發(fā)相關的庫。
解決方法：

在 Ubuntu/Debian 系統(tǒng)上，安裝必備工具包：使用命令 sudo apt install build-essential    這會把 gcc、g++ 和相關頭文件都裝上。

在 CentOS/Red Hat 系統(tǒng)上，安裝開發(fā)工具：sudo yum groupinstall "Development Tools"
這樣能確保編譯環(huán)境完整無缺。
7.2 “段錯誤”報錯：Segmentation fault (core dumped)
原因：簡單說，程序想訪問一塊不該碰的內存，比如：

用了“野指針”（指針沒初始化，隨便指向了某個未知地址）。

數(shù)組越界了，訪問了數(shù)組的第“10086”個元素，而數(shù)組長度只有 100 個。

使用了已經(jīng)釋放的內存。解決方法：
1、檢查指針和數(shù)組：

確保指針初始化，比如：int *ptr ;
*ptr = 10;  // 未初始化就賦值，肯定會報錯：Segmentation fault (core dumped)

不要訪問超出數(shù)組范圍的元素，比如訪問 arr[10086]，而數(shù)組只有 100 個元素。

如果是動態(tài)內存分配（malloc/free），檢查是否釋放了兩次。2、用 GDB 調試：

編譯時加上 -g 參數(shù)生成調試信息：gcc -g main.c -o main

然后用 GDB 跑程序：gdb ./main
run

程序崩潰時，輸入：bt
GDB 會告訴你出錯在哪一行。
調試時別慌，找到那行代碼，慢慢改，段錯誤就能搞定！
7.3 鏈接錯誤報錯：undefined reference to '某函數(shù)'
原因：這句話的意思很簡單，你的代碼用到了一個函數(shù)，但是編譯器在鏈接階段找不到它的實現(xiàn)。可能是：

忘了加實現(xiàn)的文件：函數(shù)寫在另一個 .c 文件里，編譯時沒有包含進去。

漏了庫的鏈接：用到了外部庫的函數(shù)，但沒告訴編譯器要用哪個庫。

函數(shù)聲明沒問題，函數(shù)實現(xiàn)卻沒寫，編譯器不知道該去哪里找它。解決方法：

如果函數(shù)是你自己寫的，確保編譯時包含了所有相關文件：gcc main.c func.c -o main
沒加就補上！

如果是庫函數(shù)，比如用到了數(shù)學庫的 sqrt，需要鏈接對應的庫，加上 -lm：gcc main.c -lm -o main
這里的 -lm 表示鏈接數(shù)學庫（math library）。

檢查函數(shù)實現(xiàn)是否真的寫了！如果只是聲明了函數(shù)：void my_function();
但實現(xiàn)忘了寫，肯定會報錯。趕緊補上實現(xiàn)！
這個鏈接錯誤其實很常見，仔細檢查文件和庫就能解決！
7.4 未定義的函數(shù)引用報錯：undefined reference to '某函數(shù)'原因：簡單說，這個報錯就是你的代碼用到了某個函數(shù)，但編譯器找不到它的實現(xiàn)。可能是你沒把實現(xiàn)的文件加到編譯命令里，或者用到了外部庫卻忘了鏈接。解決方法：1、如果是你自己寫的函數(shù)，確認它的實現(xiàn)文件是否加到編譯命令里，比如：gcc main.c func.c -o main
沒加就補上！
2、如果是用的庫函數(shù)，比如數(shù)學庫里的 sqrt，就加上對應的庫鏈接，比如：
gcc main.c -lm -o main
這個 -lm 是告訴編譯器“我要用數(shù)學庫”。
7.5 GDB 提示沒有調試信息報錯：No debugging symbols found原因：這個報錯意思很簡單：你的程序沒帶“調試信息”。GDB 說，“你讓我調試代碼，可你不給我地圖（調試信息），我咋知道問題在哪？”解決方法：編譯的時候記得加上 -g 參數(shù)，這是讓 GCC 幫你把調試信息打包進去，比如：gcc -g main.c -o main
這個 -g 就是那個“地圖”。
然后再用 GDB 調試：
gdb ./main
這下 GDB 才知道代碼怎么走的，可以幫你查問題了！
8. 總結：gcc/g++/gdb 不是魔法，用熟了像開掛gcc/g++ 就像開發(fā)中的“瑞士軍刀”，功能全面卻不復雜，用熟了它們，開發(fā)效率會直線上升：

從編譯到優(yōu)化，輕松搞定，讓程序又快又穩(wěn)。

從調試到排錯，有了 gdb，分析問題更加清晰直觀。

掌握了 gcc/g++ 和 gdb，任何 C/C++ 程序編譯調試都不在話下！看完這篇文章，你是不是覺得 gcc/g++ 和 gdb 的用法更清晰了？趕緊上手操作一下吧，實踐是掌握工具的最快捷徑！有任何疑問，歡迎在評論區(qū)留言，小康會陪你一起解決！ 記得點贊和在看，讓更多人看到這篇干貨文章！
end

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