linux下GCC編程基礎

我們將會學到以下內容:
來源程式編譯
Makefile的編寫
程式庫的連結
程式的調試
標頭檔和系統求助
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1.來源程式的編譯
　　在Linux下面,如果要編譯一個C語言來源程式,我們要使用GNU的gcc編譯器. 下面
我們以一個執行個體來說明如何使用gcc編譯器.
假設我們有下面一個非常簡單的來源程式(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux/n");
}
要編譯這個程式,我們只要在命令列下執行:
gcc -o hello hello.c
　　gcc 編譯器就會為我們產生一個hello的可執行檔.執行./hello就可以看到程
序的輸出結果了.命令列中 gcc表示我們是用gcc來編譯我們的來源程式,-o 選項表示
我們要求編譯器給我們輸出的可執行檔名為hello 而hello.c是我們的來源程式檔案.
　　gcc編譯器有許多選項,一般來說我們只要知道其中的幾個就夠了. -o選項我們
已經知道了,表示我們要求輸出的可執行檔名. -c選項表示我們只要求編譯器輸出
目標代碼,而不必要輸出可執行檔. -g選項表示我們要求編譯器在編譯的時候提
供我們以後對程式進行調試的資訊.
　　知道了這三個選項,我們就可以編譯我們自己所寫的簡單的來源程式了,如果你
想要知道更多的選項,可以查看gcc的協助文檔,那裡有著許多對其它選項的詳細說
明.
2.Makefile的編寫
假設我們有下面這樣的一個程式,原始碼如下:
/* main.c */
#include "mytool1.h"
#include "mytool2.h"
int main(int argc,char **argv)
{
mytool1_print("hello");
mytool2_print("hello");
}
/* mytool1.h */
#ifndef _MYTOOL_1_H
#define _MYTOOL_1_H
void mytool1_print(char *print_str);
#endif
/* mytool1.c */
#include "mytool1.h"
void mytool1_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool1 print %s/n",print_str);
}
/* mytool2.h */
#ifndef _MYTOOL_2_H
#define _MYTOOL_2_H
void mytool2_print(char *print_str);
#endif
/* mytool2.c */
#include "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %s/n",print_str);
}
當然由於這個程式是很短的我們可以這樣來編譯
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
　　這樣的話我們也可以產生main程式,而且也不時很麻煩.但是如果我們考慮一
下如果有一天我們修改了其中的一個檔案(比如說mytool1.c)那麼我們難道還要重
新輸入上面的命令?也許你會說,這個很容易解決啊,我寫一個SHELL指令碼,讓她幫我
去完成不就可以了.是的對於這個程式來說,是可以起到作用的.但是當我們把事情
想的更複雜一點,如果我們的程式有幾百個來源程式的時候,難道也要編譯器重新一
個一個的去編譯?
　　為此,聰明的程式員們想出了一個很好的工具來做這件事情,這就是make.我們
只要執行以下make,就可以把上面的問題解決掉.在我們執行make之前,我們要先
編寫一個非常重要的檔案.--Makefile.對於上面的那個程式來說,可能的一個
Makefile的檔案是:
# 這是上面那個程式的Makefile檔案
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
main.o:main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c main.c
mytool1.o:mytool1.c mytool1.h
gcc -c mytool1.c
mytool2.o:mytool2.c mytool2.h
gcc -c mytool2.c
　　有了這個Makefile檔案,不過我們什麼時候修改了來源程式當中的什麼檔案,我們
只要執行make命令,我們的編譯器都只會去編譯和我們修改的檔案有關的檔案,其
它的檔案她連理都不想去理的.
　　下面我們學習Makefile是如何編寫的.
　　在Makefile中也#開始的行都是注釋行.Makefile中最重要的是描述檔案的依賴
關係的說明.一般的格式是:
target: components
TAB rule
　　第一行表示的是依賴關係.第二行是規則.
　　比如說我們上面的那個Makefile檔案的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
　　表示我們的目標(target)main的依賴對象(components)是main.o mytool1.o
mytool2.o 當倚賴的對象在目標修改後修改的話,就要去執行規則一行所指定的命
令.就象我們的上面那個Makefile第三行所說的一樣要執行 gcc -o main main.o
mytool1.o mytool2.o 注意規則一行中的TAB表示那裡是一個TAB鍵
Makefile有三個非常有用的變數.分別是$@,$^,$<代表的意義分別是:
　　$@--目標檔案,$^--所有的依賴檔案,$<--第一個依賴檔案.
　　如果我們使用上面三個變數,那麼我們可以簡化我們的Makefile檔案為:
# 這是簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
main.o:main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c $<
mytool1.o:mytool1.c mytool1.h
gcc -c $<
mytool2.o:mytool2.c mytool2.h
gcc -c $<
　　經過簡化後我們的Makefile是簡單了一點,不過人們有時候還想簡單一點.這裡
我們學習一個Makefile的預設規則
.c.o:
gcc -c $<
　　這個規則表示所有的 .o檔案都是依賴與相應的.c檔案的.例如mytool.o依賴於
mytool.c這樣Makefile還可以變為:
# 這是再一次簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
.c.o:
gcc -c $<
　　好了,我們的Makefile 也差不多了,如果想知道更多的關於Makefile規則可以查
看相應的文檔.

3.程式庫的連結
　　試著編譯下面這個程式
/* temp.c */
#include
int main(int argc,char **argv)
{
double value;
printf("Value:%f/n",value);
}
　　這個程式相當簡單,但是當我們用 gcc -o temp temp.c 編譯時間會出現下面所示
的錯誤.
/tmp/cc33Kydu.o: In function `main':
/tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log'
collect2: ld returned 1 exit status
　　出現這個錯誤是因為編譯器找不到log的具體實現.雖然我們包括了正確的頭
檔案,但是我們在編譯的時候還是要串連確定的庫.在Linux下,為了使用數學函數,我
們必須和數學庫串連,為此我們要加入 -lm 選項. gcc -o temp temp.c -lm這樣才能夠
正確的編譯.也許有人要問,前面我們用printf函數的時候怎麼沒有串連庫呢?是這樣
的,對於一些常用的函數的實現,gcc編譯器會自動去串連一些常用庫,這樣我們就沒
有必要自己去指定了. 有時候我們在編譯器的時候還要指定庫的路徑,這個時候
我們要用到編譯器的 -L選項指定路徑.比如說我們有一個庫在 /home/hoyt/mylib下
,這樣我們編譯的時候還要加上 -L/home/hoyt/mylib.對於一些標準庫來說,我們沒
有必要指出路徑.只要它們在起預設庫的路徑下就可以了.系統的預設庫的路徑/lib
/usr/lib /usr/local/lib 在這三個路徑下面的庫,我們可以不指定路徑.
　　還有一個問題,有時候我們使用了某個函數,但是我們不知道庫的名字,這個時
候怎麼辦呢?很抱歉,對於這個問題我也不知道答案,我只有一個傻辦法.首先,我到
標準庫路徑下面去找看看有沒有和我用的函數相關的庫,我就這樣找到了線程
(thread)函數的庫檔案(libpthread.a). 當然,如果找不到,只有一個笨方法.比如我要找
sin這個函數所在的庫. 就只好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>~/sin 命令,然後看~/sin
檔案,到那裡面去找了. 在sin檔案當中,我會找到這樣的一行libm-2.1.2.so:00009fa0
W sin 這樣我就知道了sin在 libm-2.1.2.so庫裡面,我用 -lm選項就可以了(去掉前面
的lib和後面的版本標誌,就剩下m了所以是 -lm).

4.程式的調試
　　我們編寫的程式不太可能一次性就會成功的,在我們的程式當中,會出現許許
多多我們想不到的錯誤,這個時候我們就要對我們的程式進行調試了.
　　最常用的調試軟體是gdb.如果你想在圖形介面下偵錯工具,那麼你現在可以選
擇xxgdb.記得要在編譯的時候加入 -g選項.關於gdb的使用可以看gdb的協助檔案.由
於我沒有用過這個軟體,所以我也不能夠說出如何使用. 不過我不喜歡用gdb.跟蹤
一個程式是很煩的事情,我一般用在程式當中輸出中間變數的值來偵錯工具的.當
然你可以選擇自己的辦法,沒有必要去學別人的.現在有了許多IDE環境,裡面已經自
己帶了調試器了.你可以選擇幾個試一試找出自己喜歡的一個用.

5.標頭檔和系統求助
　　有時候我們只知道一個函數的大概形式,不記得確切的運算式,或者是不記得
著函數在那個標頭檔進行了說明.這個時候我們可以求助系統.
　　比如說我們想知道fread這個函數的確切形式,我們只要執行 man fread 系統就
會輸出著函數的詳細解釋的.和這個函數所在的標頭檔說明了