linux 编程技术No.1前期准备工作

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GCC的编译过程分为预处理、生成汇编代码、生成目标代码和链接成可执行文件等4个步骤。

使用vim编写C 文件 ： [lining@localhost program]$ vim hello.c 这样就会在program文件夹生成hello.c文件

编译C代码：使用如下命令“gcc 代码文件名”  如： [lining@localhost program]$ gcc hello.c 这样就会生成二进制可执行文件名称位a.out。

如果需要指定输出的文件名称，使用 “gcc -o 代码文件名” 如：[lining@localhost program]$ gcc -o hello hello.c 这样就会生存名称为hello的可执行文件。

[lining@localhost program]$ gcc -v -o hello hello.c 使用参数v可以显示GCC的工作整个过程。

编译C ++代码：与编译C 代码类似，只不过要把gcc换成g++。

使用GCC控制编译过程：

　　1、预处理

该步骤完成宏和include展开工作。在GCC 中使用参数E可控制GCC完成预处理。

[lining@localhost program]$ gcc -E -o hello.pre.c hello.c 可通过查看hello.pre.c文件内容验证

2、生成汇编代码

编译器将预处理生成的代码进行处理，并根据编译参数进行优化，最后生成汇编代码。使用参数S。

[lining@localhost program]$ gcc -S hello.c 将生成名为hello.s的汇编代码。

　　3、生成目标代码

目标代码生成阶段是把中间代码变换成特定机器上的绝对指令代码、可重定位的指令代码或汇编指令代码。GCC中使用参数c完成预编译、生成汇编代码和生成目标代码。

[lining@localhost program]$ gcc -c hello.c 将生成名为hello.o的目标代码。

　　4、链接生成最终可执行代码

这一步相当与前面的程序编译。

　　补充知识 ：gcc -shared -fPIC -o 1.so 1.c

　　　这里有一个-fPIC参数,PIC就是position independent code,PIC使.so文件的代码段变为真正意义上的共享.

　　　如果不加-fPIC,则加载.so文件的代码段时,代码段引用的数据对象需要重定位, 重定位会修改代码段的内容,这就造成每个使用这个.so文件代码段的进程在内核里都会生成这个.so文件代码段的copy.每个copy都不一样,取决于 这个.so文件代码段和数据段内存映射的位置.不加fPIC编译出来的so,是要再加载时根据加载到的位置再次重定位的.(因为它里面的代码并不是位置无关代码)

　　　如果你的.so被多个应用程序共同使用,那么它们必须每个程序维护一份so的代码副本了.(因为so被每个程序加载的位置都不同,显然这些重定位后的代码也不同,当然不能共享)

我们总是用fPIC来生成so,也从来不用fPIC来生成a. fPIC与动态链接可以说基本没有关系,libc.so一样可以不用fPIC编译,只是这样的so必须要在加载到用户程序的地址空间时重定向所有表目.

          比如我们使用C在扩展python的时候 最好使用gcc -shared -fPIC -o来生成.so文件供python调用。

GNU Make项目管理

Make按照一定的规则对项目的源文件进行编译，并生成可执行的二进制文件。在使用gcc编译项目文件时，由于项目源文件代码很多，每次修改任何一个源代码文件都要重新编译和链接。

Make通过读入配置好的文本文件，并根据文本文件中预先定义的规则和步骤，完成代码的编译和链接工作，最终生成所需要的项目文件。这个文本文件在缺省情况下文件名为makefile或Makefile。Make程序的命令形式是 “make[选项]、[目标]...”，可通过make -h 查看所支持选项。

Make 在进行项目编译时会读makefile文件，比较该目标所依赖的源文件额日期和时间，以确定要编译的代码和相关的编译规则。当用户输入make命令后，Make将首先搜索该目录下是否存在makefile。如果没找到，则搜索名为makefile的文件，最后查找名为Makefile的文件。用户可通过 -f参数来指定makefile配置文件。

makefile的语法

　　makefile文件由一组依赖关系和规则构成。每个依赖关系由一个目标(即将要创建的文件)和一组该目标所依赖的源文件组成。makefile的内容包含5个部分：显式规则，隐式规则，变量定义，指令和注释。

这里主要介绍变量和指令这两个主要的部分。

变量：区分大小写，与C/C++不同，定义变量不需要先声明。在定义变量后，如果要引用该变量，可以使用$(变量名)的形式访问该变量。

对上面的hello.c 编写带有变量定义的makefile

CC = gcc
hello : hello.c
          $(CC) -o hello hello.c    //这儿需要注意，第二行的开头是tab字符，如果使用空格会在make命令下出现提示

完成编辑后，将其保存为makefile文件。在shell命令下输入make命令，编辑文件。

makefile中有一些预先设定的变量：

　　                   $@   表示当前规则中的目标文件名

$?     新修改过的依赖文件列表

$*      不包含扩展名的目标文件名

$<      当前规则中的第一个依赖文件名

$%     当目标文件为库文件时，该变量为库文件名；如果不是库文件，该变量为空值

$^      当前规则中的所有文件列表

AR     归档程序名称，默认为AR

ARFLAGS      归档程序选项

CC      C编译器命令名，默认为CC

CFLAGS     C编译器编译参数

　　 基于依赖关系的指定区：

依赖关系定义了最终应用程序里的每个文件与源文件之间的关系。规则的写法如下

目标（可能存在多个目标）... ：空格或tab键 依赖条件（可能存在多个依赖条件，以空格或tab隔开）...

　　举例如下：

myapp:    main.o .o .o
main.o:    main.c a.h
.o:    .c a.h b.h
.o:    .c b.h c.h

它表示目标myapp依赖于main.o,2.o和3.o， 而main.o依赖于 main.c和a.h,等等。如果你没有指定目标的名字作为make命令的一个参数，make命令将第一个目标定义为all。

myapp:    main.o .o .o
      gcc -o myapp main.o .o .o
main.o:    main.c a.h
      gcc -c main.c
.o:    .c a.h b.h
      gcc -c .c
.o:    .c b.h c.h
      gcc -c .c 

当我们执行make -f makefile1（我们把创建的第一个makefile自定义命名），首先会检查其他的依赖关系，最终确定需要有一个文件main.c。在这里我们令头文件都是空文件，我们可以用touch命令来创建它们：

[lining@localhost program]$ touch a.h
[lining@localhost program]$ touch b.h
[lining@localhost program]$ touch c.h

   #include <stdlib.h>
   #include <stdio.h>
   #include "a.h"
   extern void function_two();
   extern void function_three();
   void main()
   {
           function_two();
           function_three();
          printf("%s\n","This is a test");
  }

2.c 和3.c

/* 2.c */
   #include "a.h"
   #include "b.h"
   void function_two(){
   }
/* 3.c */
   #include "b.h"
   #include "c.h"
   void function_three(){
   }

然后执行make命令：make -f makefile1生成目标文件myapp,再执行如下命令：

[lining@localhost program]$ ./myapp
This is a test
如果我们使用变量将使得我们在以后的维护过程中更加方面，我们把上面的makefile文件改造

CC=gcc
CFLAGS1=-o
CFLAGS2=-c
myapp:    main.o .o .o
      $(CC) $(CFLAGS1) $@ main.o .o .o
main.o:    main.c a.h
      $(CC) $(CFLAGS2) main.c
.o:    .c a.h b.h
      $(CC) $(CFLAGS2) .c
.o:    .c b.h c.h
      $(CC) $(CFLAGS2) .c
clean:
      rm main.o
      rm .o
      rm .o

使用 clean 可将中间生成的文件做必要的清理，这样目标就没有依赖关系了。在正常情况下，如果没有告诉Make执行clean命令（make -f makefile1 clean），clean将永远不被执行。

Make在makefile中没有指明具体处理规则时会采用惯例来处理。例如，将后缀.c的文件编译为.o文件，也就说说我们不必写出将后缀.c的文件编译为.o文件的规则，Make命令就自动识别并执行。常见的隐含规则如下：

C 程序编译： .o文件自动由同名的.c文件生成，编译命令为： $(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)

C++程序编译： .o文件自动由同名的.c文件或.cc文件生成，编译命令为：$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)

　　Pascal程序编译： .o文件自动由同名的.p生成，编译命令为：$(PC) -c $(PFLAGS)

makefile的模式规则：

Make支持编写模式规则来定义用户自己的隐含规则。相比于一般的规则，模式规则在形式上只是含有“%”的通配符（其功能类似于shell中的“*”）。如果确定了依赖关系中的“%”模式，Make就会按要求去匹配当前目录下的所有文件名，一旦找到符合规则的文件，Make就会执行该规则下的命令。如

%.o : %.c
               $(CC) -c $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $< -o $@

该模式规则表示当前目录下的所有以.c结尾的文件编译成以.o结尾的目标文件。宏$<将被扩展为起始文件的名字。而$@将被替换成生成的目标文件。

关于调试的知识将在以后的章节中介绍。