Linux的开发工具gcc Makefile gdb的学习

一：gcc/g++

1. 1 背景知识

1. 预处理（进行宏替换)

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,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序

2. 编译（生成汇编)

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

3. 汇编（生成机器可识别代码）

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

读者在此可使用选项“-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

4. 连接（生成可执行文件或库文件)

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

在这里涉及到一个重要的概念 : 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

其实简单点说，就是静态直接给你安装在该文件下，你直接链接使用，动态就是在云端，需要网络传输

函数库一般分为静态库和动态库两种

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”

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。 gcc hello.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。

静态库优点：不依赖库，程序独立运行

缺点：体积大，消耗资源

动态库优点：共享库，资源消耗少

缺点：动态库消失。程序不能运行。

2.1 gcc 如何完成

格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

gcc 选项

-E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面

-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 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.

-O0

-O1

-O2

-O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高

-w  不生成任何警告信息。

-Wall 生成所有警告信息。

二 Makefile

make 是如何工作的 , 在默认的方式下，也就是我们只输入 make 命令。那么，

1. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。

2. 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“hello”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。

3. 如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello这个文件新(可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成hello这个文件。

4. 如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）

5. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明make的终极任务，也就是执行文件hello了。

6. 这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。

7. 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。

8. make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起， 我就不工作啦。

举个例子

2.1 依赖关系：

上面的文件 hello ,它依赖 hell.o

hello.o , 它依赖 hello.s

hello.s , 它依赖 hello.i

hello.i , 它依赖 hello.c

当然我们也可以在 makefile里面也写这些一个一个依赖的，没必要

得提一点，为什么从下向上执行，我们知道，一行一行执行，那么没有的文件，他就会自动寻找生成指令，相当于递归似的，然后再返回一点一点执行。

2.2 make clean 

我们发现清理工作是在后面执行的，为什么能让编译器知道先执行编译生成的指令，再是清除的指令呢，从第一行到第一个make结束，然后执行，clean是在后面，如果把clean的指令写在前面，也可以先进行。

如果进行多次make，就会发现， 显示该文件已经存在了，这是因为系统会记录一个修改时间和执行程序时间，如果此文件被修改了，它的修改时间一定比执行时间早，所以如果不修改多次执行，就不会执行了。 提高了编译效率。

2.3.PHONY：

.PHONY:就是告诉make，可以直接对次编译，不用链接嵌套了，因为make每次编译的话，需要依赖关系的链接再进行编译，如果依赖关系一直想执行，就用.PHONY

2.4:特殊符号

＄@ ＄^指的是依赖关系的前一个，后一个。

依赖关系最前面+@，对应的依赖方法就不会显示再屏幕上