gcc -g -o objdump & nm & addr2line ar & objcopy & readelf & gprof
gcc -o、-g选项
-O设置一共有五种：-O0、-O1、-O2、-O3和-Os。你只能在/etc/make.conf里面设置其中的一种。
除了-O0以外，每一个-O设置都会多启用几个选项，请查阅gcc手册的优化选项章节，以便了解每个-O等级启用了哪些选项及它们有何作用。
让我们来逐一考察各个优化等级：
-O0： 这个等级（字母“O”后面跟个零）关闭所有优化选项。这样就不会优化代码，这通常不是我们想要的。
-O1：这是最基本的优化等级。与-o等同， 编译器会在不花费太多编译时间的同时试图生成更快更小的代码。这些优化是非常基础的，但一般这些任务肯定能顺利完成。
-O2：-O1的进阶。这是推荐的优化等级，除非你有特殊的需求。-O2会比-O1启用多一些标记。设置了-O2后，编译器会试图提高代码性能而不会增大体积和大量占用的编译时间。
-O3：这是最高最危险的优化等级。用这个选项会延长编译代码的时间，并且在使用gcc4.x的系统里不应全局启用。自从3.x版本以来gcc的行为已经有了极大地改变。在3.x，-O3生成的代码也只是比-O2快一点点而已，而gcc4.x中还未必更快。用-O3来编译所有的软件包将产生更大体积更耗内存的二进制文件，大大增加编译失败的机会或不可预知的程序行为（包括错误）。这样做将得不偿失，记住过犹不及。在gcc 4.x.中使用-O3是不推荐的。
-Os：这个等级用来优化代码尺寸。其中启用了-O2中不会增加磁盘空间占用的代码生成选项。这对于磁盘空间极其紧张或者CPU缓存较小的机器非常有用。但也可能产生些许问题，因此软件树中的大部分ebuild都过滤掉这个等级的优化。使用-Os是不推荐的。
GCC -g选项控制GDB调试级别
如果不打开-g或者-ggdb(GDB专用)调试开关，GCC编译时不会加入调试信息，因为这会增大生成代码的体积。GCC采用了分级调试，通过在-g选项后附加数字1、2或3来指定在代码中加入调试信息量。默认的级别是2（-g2），此时调试信息包括扩展的符号表、行号、局部或外部变量信息。级别3（- g3）包含级别2中的调试信息和源代码中定义的宏。级别1（-g1）不包含局部变量和与行号有关的调试信息，只能用于回溯跟踪和堆栈转储之用。[ 回溯跟踪指的是监视程序在运行过程中的函数调用历史，堆栈转储则是一种以原始的十六进制格式保存程序执行环境的方法，两者都是经常用到的调试手段。
objdump & nm & addr2line
1. objdump
objdump 命令是Linux下的反汇编目标文件或者可执行文件的命令.
a. 反汇编test文件中需要执行指令的section
objdump –d test
b. 反汇编test文件中所有section
objdump –D test
c. 显示test文件的section header信息
objdump –h test
d. 反汇编test文件中需要执行指令的section，并且保留c源代码作为参照
objdump –S test
e. 指定反汇编的指令架构i386, i386:x86-64等
objdump –d –m i386 test
2. nm
nm 用来列出一个目标文件中的各种符号
#cat test.c
static int uninit_static_global;
static int init_static_global = 2;
int unit_global;
char *init_global = "hello, world";
const readOnly = 10;
extern int extern_global;
void function()
{undefined
printf("Hello");
}
int get_local()
{undefined
int local;
static int uninit_local_static;
static int init_local_static = 10;
local = 33;
return local;
}
#gcc -c test.c –g
# nm -A -l -n test.o
test.o: U printf /home/cr7/test/test.c:31
test.o:0000000000000000 T function /home/cr7/test/test.c:29
test.o:0000000000000000 d init_static_global /home/cr7/test/test.c:24
test.o:0000000000000000 b uninit_static_global /home/cr7/test/test.c:23
test.o:0000000000000004 C uninit_global
test.o:0000000000000004 b uninit_local_static.4246 /home/cr7/test/test.c:31
test.o:0000000000000008 D init_global /home/cr7/test/test.c:26
test.o:0000000000000010 d init_local_static.4247
test.o:0000000000000010 R readOnly /home/cr7/test/test.c:27
test.o:0000000000000018 T get_local /home/cr7/test/test.c:33
T: text段代表函数
D: 已初始化data段全局数据
d: 已初始化bss段（static）数据
R: 只读数据
C: 未初始化data段全局数据
b: 未初始化bss段(static)数据
-A: 显示符号所属文件
-l: 显示符号所属源文件行号
-n: 所有符号从低地址到高地址排序
Others: –u 只列出未定义符号; --defined-only将只列出已定义符号
3. addr2line
Addr2line 根据一个代码地址，定位到对应的源文件与代码行
#cat test.c
static int global = 2;
void function()
{undefined
printf("Hello");
global = 10;
}
int main()
{undefined
function();
return 0;
}
#gcc -o test test.c –g
#nm test
00000000004004f4 T function
0000000000601020 d global
0000000000400516 T main
U printf@@GLIBC_2.2.5
#addr2line -a 4004f4 -e test
0x00000000004004f4
/home/cr7/test/test.c:26
-a 文件中地址， -e可执行文件
#addr2line -f 4004f4 -e test
function
/home/cr7/test/test.c:26
-f 显示文件中地址所在函数
ar & objcopy & readelf & gprof
ar 用于建立、修改、提取档案文件(archive)。archive是一个包含多个被包含文件的单一文件（也称之为库文件），其结构保证了可以从中检索并得 到原始的被包含文件（称之为archive中的member）。member的原始文件内容、模式（权限）、时间戳、所有着和组等属性都被保存在 archive中。member被提取后，他们的属性被恢复到初始状态。
ar主要用于创建C库文件
创建静态库
(1) 生成目标文件：
$ gcc -Wall -c file1.c file2.c file3.c
不用指定生成.o文件名(默认生成file1.o, file2.o, file3.o)。
(2) 从.o目标文件创建静态连接库
$ ar rv libNAME.a file1.o file2.o file3.o
ar生成了libNAME.a库，并列出库中的文件。
r : 将flie1.o, file2,o, file3.o插入archive，如故原先archive中已经存在某文件，则先将该文件删除。
v : 显示ar操作的附加信息
创建动态库(利用gcc，未用ar)
(1) 生成目标文件
$ gcc -Wall -c -fpic file1.c file2.c file3.c
-fpic: 指定生成的.o目标文件可被重定址. pic是position idependent code的缩写: 位置无关代码.
(2)生成动态库文件
$ gcc -shared -o libNAME.so file1.o file2.o file3.o
一般地, 连接器使用main()函数作为程序入口. 但在动态共享库中没有这样的入口. 所以就要指定-shared选项来避免编译器显示出错信息.
实际上, 上述的两条命令可以合并为下面这条:
$ gcc -Wall -shared -fpic -o libNAME.so file1.c file2.c file3.c
此后，将main函数所在的程序与libNAME.so连接
至此，与动态库连接的函数编译成了一个可执行文件。貌似成功了，但还差最后一步。如果直接运行该程序，会给出这样的错误信息:
error while loading shared libraries: libhello.so:
cannot open shared object file: No such file or directory
这是因为与动态库连接的程序在运行时，首先将该动态库加载到内存中，而gcc默认加载动态库文件所在目录为/usr/local/lib, /usr/lib。刚才的程序虽然能编译成功，但如果我们自己建立的动态库没有位于默认目录中，则执行时会应为无法找到它而失败。
解决办法：改变加载路径对应的环境变量，然后再执行。
export LD_LIBRARY_PATH=动态库所在目录:$LD_LIBRARY_PATH
查看archive内容
$ ar tv archiveNAME
t : 显示archive中member的内容，若不指定member，则列出所有。
v : 与t结合使用时，显示member的详细信息。
要想进了解ar的详细选项，参考ar的on-line manual
objcopy
objcopy可以将一种格式的目标文件转化为另外一种格式的目标文件. 它使用GNU BFD库进行读/写目标文件.使用BFD, objcopy就能将原格式的目标文件转化为不同格式的目标文件.
以我们在nm中使用的hello.o目标文件和hello可执行为例:
$ file hello.o hello
file命令用来判别文件类型, 输出如下:
hello.o: ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped
hello: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.2.0, dynamically linked (uses shared libs), not stripped
现在运行objcopy来改变hello的文件类型: 原先它是ELF格式的可执行程序, 现将它转换为srec格式. srec格式文件是Motolora S-Record格式的文件, 主要用来在主机和目标机之间传输数据.
$ objcopy -O srec hello hello_srec
$ file hello.o hello
file命令结果: hello_srec: Motorola S-Record; binary data in text format
注意objcopy的格式, "-O"指定输出文件类型; 输入文件名和输出文件名位于命令末尾. 关于objcopy命令的详细选项, 参考on-line manual
readelf
readelf用来显示ELF格式目标文件的信息.可通过参数选项来控制显示哪些特定信息.(注意: readelf不支持显示archive文档, 也不支持64位的ELF文件).
下面利用先前的hello可执行文件演示readelf的简单用法:
$ readelf -h hello
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Intel 80386
Version: 0x1
Entry point address: 0x80482c0
Start of program headers: 52 (bytes into file)
Start of section headers: 3848 (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: 52 (bytes)
Size of program headers: 32 (bytes)
Number of program headers: 7
Size of section headers: 40 (bytes)
Number of section headers: 34
Section header string table index: 31
注意: readelf只能用于ELF格式目标文件, 且选项中至少要指定一个(除V, H外)的选项!
gprof被用来测量程序的性能. 它记录每个函数被调用的次数以及相应的执行时间. 这样就能锁定程序执行时花费时间最多的部分, 对程序的优化就可集中于对它们的优化.
用一个简单的数值计算程序来掩饰gprof的用法:
collatz.c:
#include <stdio.h>
/* Computes the length of Collatz sequences */
unsigned int step (unsigned int x)
{
if (x % 2 == 0)
{
return (x / 2);
}
else
{
return (3 * x + 1);
}
}
unsigned int nseq (unsigned int x0)
{
unsigned int i = 1, x;
if (x0 == 1 || x0 == 0)
return i;
x = step (x0);
while (x != 1 && x != 0)
{
x = step (x);
i++;
}
return i;
}
int main (void)
{
unsigned int i, m = 0, im = 0;
for (i = 1; i < 500000; i++)
{
unsigned int k = nseq (i);
if (k > m)
{
m = k;
im = i;
printf ("sequence length = %u for %u\n", m, im);
}
}
return 0;
}
先将collatz.c编译成目标文件collatz.o， gcc通过 -pg选项来打开gprof支持：
$ gcc -Wall -c -pg collatz.c
$ gcc -Wall -pg -o collatz collatz.o
注意：两条命令都要加 "-pg"选项。前一条命令生成collatz.o目标文件。后一条命令生成可执行文件，该可执行文件中包含了记录函数执行时间的指令。
生成collatz可执行文件后，现执行它，结果与一般程序的执行无疑。但此时在PWD目录生成一个名为"gmon.out"的文件，gprof通过它来分析程序的执行。
如果不现执行程序，而直接用gprof来分析它，会提示“gmon.out: No such file or directory”。
gprof用法：
$ gprof ./collatz
