Linux系统编程学习笔记

1 前言

1.1 环境

        平台：uabntu20.04

        工具：vim,gcc,make

1.2 GCC

        

Linux系统下的GCC（GNU Compiler Collection）是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，是GNU的代表作品之一。gcc是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%~30%。

GCC编译器能将C、C++语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、链接成可执行文件，如果没有给出可执行文件的名字，gcc将生成一个名为a.out的文件。

GCC编译器编译C源文件为可执行文件的步骤：

C源文件—->预处理.i—->编译.s（生成汇编文件）—->汇编.o/.obj（生成目标文件）—->链接.out（生成可执行文件）—->可执行文件
gcc命令参数（选项）

参数    含义    示例

参数	含义	示例
-c	对文件进行预处理、编译和汇编，生成obj文件	gcc -c hello.c
-S	只进行预处理和编译，生成汇编代码	gcc -S hello.c
-E	只进行预处理，这个选项不生成文件，可以使用重定向或者-o选项使其生成一个文件	gcc -E hello.c > hello.i或者gcc -E hello.c -o hello.i
-o	指定目标的名称，默认为a.out	gcc -o hello hello.c

       
过程演示

例如源代码main.c：

#include<stdio.h>int main(void) {printf("Hello World!\n");return 0; 
}

预编译：这个过程处理宏定义和include，去除注释，不会对语法进行检查。可以看到预编译后，源文件的代码从6行扩展了很多行，生成main.i

gcc -E main.c > main.i # 或者 gcc -E main.c -o main.i

// ...
// 只展示了一部分
extern int ftrylockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 943 "/usr/include/stdio.h" 3 4# 2 "main.c" 2
int main(void) {printf("Hello World!\n");return 0;
}

编译：这个阶段，检查语法，生成汇编代码main.s

gcc -S main.c -o main.s

        .file   "main.c".section        .rodata
.LC0:.string "Hello World!".text.globl  main.type   main, @function
main:
.LFB0:.cfi_startprocpushq   %rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset 6, -16movq    %rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register 6movl    $.LC0, %edicall    putsmovl    $0, %eaxpopq    %rbp.cfi_def_cfa 7, 8ret.cfi_endproc
.LFE0:.size   main, .-main.ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)".section        .note.GNU-stack,"",@progbits

汇编：这个阶段，生成目标代码main.o

gcc -c main.s -o main.o

链接：生成可执行代码main。
链接分为两种，一种是静态链接，另外一种是动态链接。
使用静态链接的好处是，依赖的动态链接库较少，对动态链接库的版本不会很敏感，具有较好的兼容性；缺点是生成的程序比较大。
使用动态链接的好处是，生成的程序比较小，占用较少的内存。

 

gcc main.o -o main

 运行

[root@HongyiZeng c]# ./main
Hello World!

 

1.3 make

make命令是GNU工程化中的一个编译工具。make是依赖于Makefile来编译多个源文件的工具。在Makefile里同样是用gcc（或者别的编译器）来编译程序。

可以使用以下命令直接生成可执行文件：

make main

直接运行

[root@HongyiZeng c]# ./main
Hello World!

 1.4 makefile

一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，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。

 1.4.1 使用gcc的例子

创建文件：

touch main.c tool1.c tool1.h tool2.c tool2.h

可以使用vim * -p打开当前目录下的所有文件。-p是打开多个文件的选项。

在命令模式下，gt切换到下一个标签页，gT切换到上一个标签页。

退出多个标签时，可加上a，例如:qa或者:wqa等

tool1.h和tool1.c

#ifndef __TOOL1_H__
#define __TOOL1_H__void mytool1();
#endif

#include <stdio.h>
#include "tool1.h" 
void mytool1() {printf("tool1 print...\n");
}

tool2.h和tool2.c

#ifndef __TOOL2_H__
#define __TOOL2_H__void mytool2();
#endif

#include <stdio.h>
#include "tool2.h"void mytool2() {printf("tool2 print...\n");
}

main.c

#include "tool1.h"
#include "tool2.h"int main(void) {mytool1();mytool2();return 0;
}

对所有文件进行编译：

gcc *.c

执行a.out

[root@HongyiZeng makefile]# ./a.out 
tool1 print...
tool2 print...