07 编译器-编程知识

1. 编译过程

预处理: a. 去注释 b.宏替换 c.头文件展开 d.条件编译
编译: 汇编
汇编: 可重定向二进制目标文件
链接: 链接多个.o, .obj合并形成一个可执行exe
gcc编译c程序, g++编译c++程序

2. 编译器查看

输入gcc -v , g++ -v ,查看编译器的版本，如果不存在g++，可以用命令安装

sudo yum install -y gcc-c++

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3. 详解

如果要编译成可执行文件，首先编写一个.c文件，然后输入：

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

例如: gcc code.c -o myexe , -o后面带要生成的程序名
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3.1 预处理

预处理功能主要包括宏定义、文件包含展开，条件编译，去注释等
预处理指令是以#号开头的代码行
实例： gcc -E hello.c -o hello.i
E的作用是让预处理后停止编译，选项-o是生成目标文件，不然会打印在屏幕上，.i为预处理后的文件

准备要一份这样的源代码：

  1 #include <stdio.h>2 #define M 1003 4 int main()5 {6     printf("hello %d\n ", M);7 8     //条件编译9 #ifdef DEBUG 10     printf("debug\n");11 #else12     printf("release\n");13 #endif                                                                                        14     return 0;15 }

执行预处理结果：

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打开源代码和生成的.i文件对比

上面的840行才到main函数，前面的一大段部分是include头文件展开的结果，里面都是头文件函数的声明。define定义的宏M直接用100替换了输出的地方。条件编译这四个注释的字也去了，因为gcc默认编译为release模式，所以条件编译只保留条件成立的结果

3.2 编译

这个阶段首先检查代码的规范性，语法错误以及实际要做的工作，确保无误后翻译成汇编语言

实例：

gcc -S [.i文件] -o [文件名.s]

源文件翻译完成停止编译,将上面的.i 文件编译成.s文件查看
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3.3 汇编

生成机器识别的二进制代码,实例:

gcc -c hello.s -o hello.o

将上面的汇编文件转换为二进制目标文件查看

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由于是二进制文件,编辑器不能识别,所以显示为乱码

3.4 链接

生成可执行文件或库文件
实例:

gcc hello.o -o hello

4. 函数库

我们的程序中并没有printf函数的实现，而且预处理后也只有函数的声明，那是在哪里实现的printf函数

输入 file [程序名]
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这里说动态链接分享的库，答案是这些函数的实现都在名为libc.so.6的库文件中，gcc会在路径/usr/bin目录下寻找，就能链接到库函数

/usr/include目录下有函数头文件，提供c语言函数的声明
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ldd [程序]可以看到依赖的库，提供函数的实现
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库分为动态库和静态库
静态库是编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，运行时也不需要库文件了
动态库是一个包含可由多个程序同时使用的代码和数据的库，动态链接提供了一种方法地址，程序执行时去找对应的函数实现
win：.dll 是动态库 .lib是静态库
linux： .so是动态库 .a是静态库

静态库需要拷贝函数实现所以文件更大，动态库生成的程序更小
gcc/g++默认动态链接的，输入命令使用静态链接

gcc [文件] -o [程序名] -static

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静态链接的文件体积大很多

如果没有静态库，可以安装

sudo yum install -y glibc-static
sudo yum install -y libstdc+±static

gcc选项

-E 只激活预处理，不生成文件，需要重定向到输出文件
-S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
-c 编译到目标代码
-o 文件输出到文件
-static 此选项仅对生成的文件采用静态链接
-g 生成调试信息,GNU调试器可利用该信息
-shared 尽量使用动态库,生成文件较小,需要有动态库
-O0
-O1
-O2
-O3 编译器优化的四个级别,0表示没有优化,1为缺省值,3最高
-w 不生成任何警告信息
-Wall 生成所有警告信息

可以记忆为编译选项Esc ,生成iso文件

5. 自动化构建

make和makefile

一个工程中的源文件不计其数,放在若干个目录中,makefile定义了一系列规则,哪些
文件需要先编译,哪些文件后编译,什么时候重新编译
带来的好处就是自动化编译，一旦写好，以后只需要调用，极大提高了开发效率。
make是一个命令工具，解释makefile指令的工具，一般来说大多数ide都有这个命令，如：Delphi的make，vc的nmake，linux下GNU的make
make是命令，makefile是文件，两个搭配使用

自动化构建的makefile需要明确两个东西，依赖关系和依赖方法，依赖关系自顶向下匹配，所以把首先把依赖关系根部的写最前面

准备三个文件，一个头文件和实现，一个main函数
头文件，add.h
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实现 add.c
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main文件 main.c
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先用gcc编译一下程序有没有错误

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创建一个makefile文件，用来自动化构建

mytest是要生成的程序名，依赖于add.o和main.o两个文件，这两个文件各自又依赖于源文件，gcc生成这两个源文件，最后加clean的依赖关系和依赖方法，删除所有临时文件和程序

输入make就会自动生成程序
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输入make clean就会清楚项目

当多次make会显示程序已经是最新的了
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这是因为程序如果已经是最新的，就没必要继续生成。makefile如何得知程序是最新的？。前面说过文件有acm时间，a是访问时间，因为是频繁操作所以达到一定量会刷新，c是内容修改时间，m是文件属性修改时间，一般内容修改，文件大小也会变化。一般情况下，生成的程序的修改时间应该是最晚的，make时会对比依赖的两个源文件是否有内容变化，如果这两个文件的修改时间晚于程序的时间，就说明内容有变化，这时可以make生成

我们修改一下main文件的参数重新make
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修改后就可以构建了

.PHONY的依赖关系总是被执行的，这个如何理解
当我们构建时，如果程序是最新的将无法生成，但我们执行clean却不受时间限制，每次都可以执行，这就是总是可以执行

在写项目时，makefile先确保没问题再写项目

6. 进度条程序

\r和\n两个是不同的功能，在最初的计算机中，\n用来换行，而光标还在上一行的位置，\r回车用来重新回到本行开头，所以到下一行开头就是\r\n

#include <stdio.h>    int main()    
{    printf("hello \r");    return  0;                                                                                     
}

输入上面程序执行
发现什么都没有打印，这是因为\r让光标回到了最开头所以没有文本。在计算机里，输出并不是立即输出，有一个输出缓冲区的概念，有自己的刷新规则。碰到\n会把\n之前的内容刷新到目标设备。也可以用一些强制刷新缓冲区的函数，如：fflush（stdout）函数

制作进度条，每次打印增加的部分和百分比，都在同一行不断刷新，不换行。这个可以用\r打印

#include <stdio.h>    
#include <unistd.h>    int main()    
{      int cnt = 1;    char str[100]= {0};    while(cnt <=50)    {    str[cnt - 1] = '#';    printf("[进度][%-50s](%d%%) \r", str,cnt*2);    fflush(stdout);    usleep(30000);    cnt++;    }     printf("\n");                                                                               return 0;                                                
}