Linux基础环境开发工具gcc/g++ make/Makefile

1.Linux编译器-gcc/g++使用

1. 预处理（进行宏替换)

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,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
选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
选项“-o”是指目标文件,后面是编译好的文件名 “.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ vim hello.c
[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ gcc -E hello.c -o hello.i
[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ cat hello.i

2.编译（生成汇编）

在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。
用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
实例: gcc –S hello.i –o hello.s

[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ gcc -S hello.i -o hello.s
[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ vim hello.s

3.汇编（生成机器可识别代码）

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
实例: gcc –c hello.s –o hello.o

[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ gcc -c hello.s -o hello.o
[wws@hcss-ecs-d531 ~]$ vim hello.o

4.连接（生成可执行文件或库文件）

在成功编译之后,就进入了链接阶段。
实例: gcc hello.o –o hello

生成可执行文件hello

函数库

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?
最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用.

函数库一般分为静态库和动态库两种。
1.静态库是指编译链接时,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,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”
2.动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。 gcchello.o –o hello

gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。

gcc -o code_static code.s -static 用static选项链接静态库

yum install -y glibc-static 安装静态库C

yum install -y libstdc++-static  C++静态库

2. Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

makefile使用

首先先创建两个文件 code.c makefile

-bash-4.2$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 wws wws 81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 64 Aug 19 11:19 makefile

-bash-4.2$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 wws wws 81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 64 Aug 19 11:19 makefile
-bash-4.2$ vim code.c
-bash-4.2$ vim makefile
//编译生成可执行程序code
-bash-4.2$ make
gcc -o code code.c
-bash-4.2$ ll
total 20
-rwxrwxr-x 1 wws wws 8360 Aug 19 11:26 code
-rw-r--r-- 1 wws wws   81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws   64 Aug 19 11:19 makefile
-bash-4.2$ ./code
hello Makefile!
//删除code
-bash-4.2$ make clean
rm -f code
-bash-4.2$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 wws wws 81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 64 Aug 19 11:19 makefile

makefile原理

我们先了解一下各行代码作用

1.code(目标文件 要生成的文件):code.c （依赖文件列表 可以有多个文件）

                  gcc -o code code.c 

依赖关系：

（Tab键）依赖方法

2. .PHONY(声明一个伪目标):clean（伪目标名称）

     clean:（依赖文件列表为空）

                 rm -f code （要生成clean文件，就要执行它的依赖方法。但它的依赖方法不会生成文件，只是执行了删除文件的操作）

了解了这些我们看看几个问题

1.为什么make 就可以直接生成code文件呢？

(1)makefile文件会被make从上到下扫描，第一个目标名是缺省形成的。执行其他组的依赖关系和依赖方法，make+目标名。

把clean放第一个位置也可以make 默认执行。但不建议

2.PHONY:clean 有什么作用？

让目标文件的依赖方法每次都可执行。

-bash-4.2$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 wws wws 81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 64 Aug 19 11:19 makefile
-bash-4.2$ make
gcc -o code code.c
-bash-4.2$ make
make: `code' is up to date.
-bash-4.2$ make
make: `code' is up to date.
-bash-4.2$ make
make: `code' is up to date.

可以看到code:code.c 执行一次就不能执行了。

当我们给code加上.PHONY后，

-bash-4.2$ vim makefile
-bash-4.2$ make
gcc -o code code.c
-bash-4.2$ make
gcc -o code code.c
-bash-4.2$ make clean
rm -f code
-bash-4.2$ make clean
rm -f code
-bash-4.2$ make clean
rm -f code

3.可以看到code:code.c可以被多次执行了，但为什么clean: 也可以被多次执行呢？

 让我们先修改一下makefile文件

首先我们要明白什么时候要重新编译文件，当然是文件内容被修改的时候。

根据对比code.c 和 code的Mtime（Modify）就可以判断文件内容有没有被修改。

.PHONY就是忽略Mtime时间的对比，来让目标文件的依赖方法每次都可执行。

stat 查看文信息

-bash-4.2$ ll
total 20
-rwxrwxr-x 1 wws wws 8360 Aug 19 12:32 code
-rw-r--r-- 1 wws wws   81 Aug 19 11:20 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws   63 Aug 19 12:32 makefile
//stat 查看文件的详细信息
-bash-4.2$ stat code.cFile: ‘code.c’Size: 81              Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d    Inode: 1703942     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/     wws)   Gid: ( 1000/     wws)
//Access 文件最近访问时
Access: 2024-08-19 11:23:32.023200919 +0800
//Modify 最新文件内容被修改的时间
Modify: 2024-08-19 11:20:19.100243259 +0800
//Change 最新文件属性被修改的时间
Change: 2024-08-19 11:20:19.102243300 +0800Birth: -
-bash-4.2$ stat codeFile: ‘code’Size: 8360            Blocks: 24         IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d    Inode: 1703940     Links: 1
Access: (0775/-rwxrwxr-x)  Uid: ( 1000/     wws)   Gid: ( 1000/     wws)
Access: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800
Modify: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800
Change: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800Birth: -

让我们修改code.c文件的内容(因为文件属性也包含文件大小，内容改变，文件属性也会改变，所以Ctime和Mtime会一起改变)

-bash-4.2$ vim code.c
-bash-4.2$ stat code.cFile: ‘code.c’Size: 180             Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d    Inode: 1703950     Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: ( 1000/     wws)   Gid: ( 1000/     wws)
Access: 2024-08-19 12:38:49.429946666 +0800
Modify: 2024-08-19 12:38:49.429946666 +0800
Change: 2024-08-19 12:38:49.431946707 +0800Birth: -
-bash-4.2$ stat codeFile: ‘code’Size: 8360            Blocks: 24         IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d    Inode: 1703940     Links: 1
Access: (0775/-rwxrwxr-x)  Uid: ( 1000/     wws)   Gid: ( 1000/     wws)
Access: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800
Modify: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800
Change: 2024-08-19 12:32:42.882419012 +0800Birth: -

可以看到code.c的Mtime的时间在code Mtime的后面，说明code的内容已经不是最新的，就可以make 重新编译。

-bash-4.2$ make
gcc -o code code.c
-bash-4.2$ stat codeFile: ‘code’Size: 8360            Blocks: 24         IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d    Inode: 1703940     Links: 1
Access: (0775/-rwxrwxr-x)  Uid: ( 1000/     wws)   Gid: ( 1000/     wws)
Access: 2024-08-19 12:41:24.546132682 +0800
Modify: 2024-08-19 12:41:24.546132682 +0800
Change: 2024-08-19 12:41:24.546132682 +0800Birth: -

最后回到为什么clean:可以重复执行，就是因为clean:的依赖方法rm没有时间概念，所以可以重复执行。

4.我们想输出1111，但不想输出echo "1111"（echo 和字符间的空格不能省），怎么关闭命令回显呢？

可以用前加@关闭

-bash-4.2$ make
echo "1111"
1111
echo "1111"
1111
echo "1111"
1111
echo "1111"
1111
gcc -o code code.c

-bash-4.2$ make
1111
1111
1111
1111
gcc -o code code.c

虽然看着只是用了一行代码就实现了对code.c的编译，其实展开来说这是一个递归实现的过程。

(2)make解析makefile时，如果code所依赖的code.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为code.o文件的依赖性，以此类推，直到如找到再自下而上生成code（这有点像一个堆栈的过程）

-bash-4.2$ vim makefile
-bash-4.2$ make
gcc -E code.c -o code.i
gcc -S code.i -o  code.s
gcc -c code.s -o  code.o
gcc code.o -o code
-bash-4.2$ ll
total 48
-rwxrwxr-x 1 wws wws  8360 Aug 20 10:37 code
-rw-r--r-- 1 wws wws   180 Aug 19 12:59 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 16978 Aug 20 10:37 code.i
-rw-rw-r-- 1 wws wws  1680 Aug 20 10:37 code.o
-rw-rw-r-- 1 wws wws   538 Aug 20 10:37 code.s
-rw-rw-r-- 1 wws wws   205 Aug 20 10:37 makefile
-bash-4.2$ ./code
hello Makefile!
hello Makefile!
hello Makefile!
hello Makefile!
-bash-4.2$ make clean
rm -f code.i code.s code.o code
-bash-4.2$ ll
total 8
-rw-r--r-- 1 wws wws 180 Aug 19 12:59 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 205 Aug 20 10:37 makefile

makefile语法

1.% 通配符 $<

%.c 把当前目录中后缀.c文件放入依赖文件列表

$< :将依赖文件列表的文件一个一个交给gcc -c 配合 %.o生成同名的.o文件

2.定义变量名

我们可以给目标文件 依赖文件列表定义变量名。

$( ) 用来标记里面内容是变量名，不是文件。

3.$^ $@

$^:代表依赖文件列表 

$@:代表目标文件

(3)make默认只生成一个可执行程序

-bash-4.2$ ll
total 12
-rw-rw-r-- 1 wws wws 112 Aug 20 11:40 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 181 Aug 20 12:13 makefile
-rw-rw-r-- 1 wws wws  51 Aug 20 12:12 test.c
-bash-4.2$ make
gcc code.c -o code
-bash-4.2$ ll
total 24
-rwxrwxr-x 1 wws wws 8360 Aug 20 12:03 code
-rw-rw-r-- 1 wws wws  112 Aug 20 11:40 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws 181 Aug 20 12:13 makefile
-rw-rw-r-- 1 wws wws  51 Aug 20 12:12 test.c

可以看到上面这种写法只生成了一个可执行程序，怎么才能生成两个呢？
我们可以用原理(2)，让make默认生成all目标文件，生成all又需要实现依赖文件列表$(bin1) $(bin2) ， 实现后all文件什么都不用做，就可以同时生成多个可执行程序。

-bash-4.2$ make
gcc code.c -o code
gcc test.c -o test
-bash-4.2$ ll
total 36
-rwxrwxr-x 1 wws wws 8360 Aug 20 12:13 code
-rw-rw-r-- 1 wws wws  112 Aug 20 11:40 code.c
-rw-rw-r-- 1 wws wws  181 Aug 20 12:13 makefile
-rwxrwxr-x 1 wws wws 8360 Aug 20 12:13 test
-rw-rw-r-- 1 wws wws   51 Aug 20 12:12 test.c

补充：回车/换行 缓冲区

首先回车和换行是同一个东西吗？
回车是把光标移动到一行的开头位置，换行是把光标从当前位置向下移一格，到下一行。

平时我们写程序\n 就是先进行回车再进行换行。

这与缓冲区有什么关系呢？

这两段代码生成的程序有什么不同吗？

很明显，第二段代码输出hello后不会换行。但除此以外第一段代码hello是一开始就会输出，但第二段代码会先等2秒再输出。

编译器肯定是自上而下来读代码，printf("hello")后hello去哪了？
其实它是被存在缓冲区了，只不过\n可以立刻输出缓冲区的内容，立刻输出hello。第二段代码没有\n，只能等代码结束或者缓冲区满后输出。

如果我们想让第二段代码缓冲区内容立刻输出，有什么办法吗？

可以加上fflush(stdout)可以立即将缓冲区内容刷新到输出设备。

注意下面代码输出 i 后进行\r回车操作，下一次输出时就会覆盖原位置内容。

但如果覆盖完后，后面还有上次留下的内容，就会连同新内容一起输出。

比如说上面输出10，经过回车操作，下次输出的9会覆盖1的位置，但后面0仍存在，导致后面一直有0。

-2%d 输出两位并左对齐进行解决