Linux文件编译-编程知识

一、GCC编译

1.直接编译

2.分步编译

预处理：

编译：

汇编：

链接：

3.多文件编译

4.G++

二、Make

1.概述

2.使用步骤

3.makefile创建规则

3.1一个基本规则

3.2两个常用函数

4.示例文件

三、GDB

示例：

基本指令：

一、GCC编译

我们都知道想要实现一个程序首先需要写好代码让其能运行起来，那么写出来的.c文件是如何被编译出来的呢？

1.直接编译

首先将程序直接编译为可执行文件可以通过Linux中的GCC编译器。

GCC（是一套广泛使用的编译器工具集，由 GNU 项目开发和维护。它支持多种编程语言，包括 C、C++、Objective-C、Fortran、Go 和其他语言。GCC 提供了编译、链接和优化等功能，可以将源代码转换为可执行文件或库。

gcc name.c：已经写好.c文件想生成执行文件，可直接用指令实现，会生成一个name.out文件，

输入指令"./name.out" 文件就会执行

2.分步编译

那么GCC是如何实现这个原理的呢？

预处理：

C 编译器对各种预处理命令进行处理，包括头文件包含、宏定义的扩展、条件编译的选择等;

gcc -E name.c -o name.i：对c程序文件进行预处理得到.i预处理文件

编译：

将预处理得到的源代码文件进行语法词法分析，“翻译转换”得到机器语言的汇编文件;

gcc -S name.i：通过编译得到.s 汇编文件 (如果是c文件，会进行预处理+编译)

汇编：

将汇编代码翻译成了机器码，但是还不可以运行；

gcc -c name.s：通过汇编得到 hello.o 机器码文件 (如果是c文件，会进行预处理+编译+汇编)

链接：

处理可重定位文件，把各种符号引用转换成为可执行文件中的合适信息，通常是虚拟地址；

gcc name.o -o name：通过链接得到 a.out 可执行文件 (如果是c文件，进行完整编译步骤)

3.多文件编译

首先可以创建两个文件，一个是a.c文件

#include<stdio.h>
int main()
{printf("hello,world!\n");test();return 0;
}

再创建一个文件用来存储外部函数

#include<stdio.h>void test()
{printf("test\n");
}

如果文件有更新，那么两个文件都需要重新编译

4.G++

g++：这是 GCC 中的 C++ 编译器。它将 C++ 源代码文件（通常以 .cpp 或 .cc 扩展名）作为输入，并生成可执行文件。与 gcc 相比，g++ 在编译 C++ 代码时会自动链接 C++ 的标准库。可以理解为一个是对C语言的编译，一个是对C++的编译

二、Make

1.概述

make 是一个命令工具，它解释Makefile 中的指令。在Makefile 文件中述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则。

一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若千个目录中，Makefile
定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile 就像一个 Shell 脚本一样，也可以执行操作系统的命令

如果是单独文件编译可以直接用make name就可以生成执行文件。

2.使用步骤

创建Makefile：在项目根目录下创建一个名为Makefile的文本文件。Makefile中包含了构建项目所需的规则和命令。
定义规则：Makefile中的规则由目标文件、依赖文件和构建命令组成。目标文件是需要构建的文件，依赖文件是构建目标文件所需的文件，构建命令是用于生成目标文件的命令。
编写构建命令：在Makefile中为每个规则编写构建命令。构建命令可以是任意可执行的命令或脚本，用于生成目标文件。
运行Make：在终端或命令提示符中，进入到项目根目录，并执行make命令。Make工具会读取Makefile，并根据规则和依赖关系自动构建项目。

3.makefile创建规则

3.1一个基本规则

目标：依赖条件（可以设置多个依赖条件）

命令

target: dependenciescommand1command2...

3.2两个常用函数

$(wildcard pattern)：

这个函数用于匹配指定模式的文件，并返回符合模式的文件名列表。模式可以包含通配符，如*和?。该函数将返回一个字符串，其中包含匹配的文件名列表，每个文件名之间用空格分隔。例：

src = $(wildcard *.c)

在这个示例中，$(wildcard *.c)会返回当前目录中所有以.c为扩展名的文件，将其赋值给变量src。

$(patsubst 参数1,参数2,参数3)：

这个函数用于在给定的文本中，将符合指定模式的部分替换为指定的内容。模式可以包含通配符，如%，用于匹配任意字符。例：

objects := $(patsubst %.c, %.o, $(src))

在这个示例中，假设src变量包含一些.c文件的文件名列表。使用$(patsubst %.c, %.o, $(src))将替换文件名的扩展名，将.c替换为.o，并将结果赋值给变量objects。

3.3三个自动变量

$@：

在规则的命令中，表示规则中的目标。例：

target: dependencygcc -o $@ $<

在这个示例中，$@将被替换为目标文件的名称。

$^：

在规则的命令中，表示所有依赖条件。例：

target: dependency1 dependency2gcc -o $@ $^

在这个示例中，$^将被替换为所有依赖文件的列表，即dependency1 dependency2。

$<： 在规则的命令中，表示第一个依赖条件。例：

target: dependencygcc -o $@ $<

在这个示例中，$<将被替换为第一个依赖文件的名称。

4.示例文件

# 编译器设置
CC := gcc
CFLAGS := -Wall -Wextra -g# 目标文件
TARGET := program# 源文件列表
SRCS := main.c utils.c# 生成目标
$(TARGET): $(SRCS)$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^# 清理生成的文件
clean:rm -f $(TARGET).PHONY: clean

CC：定义编译器的变量，这里使用gcc作为默认的编译器。
CFLAGS：定义编译选项的变量，这里设置了一些常用的编译选项，如-Wall和-Wextra用于开启更多的警告信息，-g用于生成调试信息。
TARGET：定义目标文件的变量，这里设置为program。
SRCS：定义源文件的变量，这里列出了main.c和utils.c。
$(TARGET): $(SRCS)：这是一个生成目标的规则，指定了$(SRCS)作为依赖文件，当依赖文件发生变化时，执行后续的命令将源文件编译链接成目标文件。
$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^：这是生成目标的命令，$(CC)和$(CFLAGS)分别代表编译器和编译选项，$@代表目标文件名，$^代表所有的依赖文件。
clean:：这是一个清理目标文件的规则，指定了clean作为伪目标。
rm -f $(TARGET)：这是清理目标文件的命令，使用rm -f命令删除目标文件。
.PHONY: clean：这个声明用于指示clean是一个伪目标，而不是一个实际的文件。

关于Makefile需要多加练习，对于多文件编译是很有用的。Linux环境下的程序员如果不会使用GNU make来构建和管理自己的工程，应该不能算是个合格的专业程序员，至少不能称得上是 Unix 程序员。

三、GDB

示例：

使用gcc编译时加上g选项可以得到调试表

#include<stdio.h>
void my_print(int i)
{printf("打印第%d次\n",i);
}
int main(){int i = 0;while(i < 10) {i++;my_print(i);}return 0;
}

例如:

gcc -g main.c
gdb ./a.out

基本指令：

list/l或list[数字]: 列出源码。加数字，在指定行号位置附近显示
break/b 或 break [number]: b 20 在20行位置设置断点
d/delete:断点编号删除断点
run/r: 运行程序
start: 运行程序(到主函数停止)
n/next:下一条指令 (会越过函数)
s/step:下一条指令 (会进入函数)
p/print[变量名]:查看变量的值
continue/c:继续执行断点后续指令
finish:结束当前函数调用
q/quit:退出 gdb 当前调试

上面只是GDB的基本用法，如果想更深入的学习需要自己查阅一下资料。