编译工具链
- 我们写程序的时候用的都是集成开发环境 (IDE: Integrated Development Environment)，集成开发环境可以极大地方便我们程序员编写程序，但是配置起来也相对麻烦。在 Linux 环境下，我们用的是编译工具链，又叫软件开发工具包(SDK:Software Development Kit)。Linux 环境下常见的编译工具链有：GCC 和 Clang，我们使用的是 GCC。
编译
准备工作
- 查看当前系统是否安装gcc，g++，gdb。
gcc --version
g++ --version
gdb --version
- 未安装可通过命令安装。
sudo apt update
sudo apt install gcc g++ gdb
生成可执行程序/编译过程
gcc -E hello.c -o hello.i # -E激活预处理，生成预处理后的文件
gcc -S hello.i -o hello.s # —S激活预处理和编译，生成汇编代码
gcc -c hello.s -o hello.o # -c激活预处理、编译和汇编，生成目标文件
gcc hello.o -o hello # 执行所有阶段，生成可执行程序
gcc -c hello.c # 生成目标文件，gcc会根据文件名hello.c生成hello.o
gcc hello.o -o hello # 生成可执行程序hello，这里我们需要指定可执行程序的名称，否则会默认生成a.out
gcc hello.c -o hello # 编译链接，生成可执行程序hello
gcc与g++区别
gcc
和
g++
都是
GNU(组织)
的一个编译器- 误区一
：
gcc
只能编译 c 代码，g++ 只能编译 c++ 代码
- 后缀为
.c
的，
gcc
把它当作是 C 程序，而
g++
当作是
c++
程序
- 后缀为
.cpp
的，两者都会认为是
C++
程序，
C++
的语法规则更加严谨一些
- 编译阶段，
g++
会调用
gcc
，对于
C++
代码，两者是等价的，但是因为
gcc
命令不能自动和
C++
程序使用的库联接，所以通常用
g++
来完成链接，为了统一起见，干脆编译/链接统统用
g++
了，这就给人一种错觉，好像
cpp
程序只能用
g++
似的
- 误区二
：
gcc
不会定义
__cplusplus
宏，而
g++
会
- 实际上，这个宏只是标志着编译器将会把代码按 C 还是 C++ 语法来解释
- 如上所述，如果后缀为
.c
，并且采用
gcc
编译器，则该宏就是未定义的，否则，就是已定义
- 误区三
：编译只能用
gcc
，链接只能用
g++
- 严格来说，这句话不算错误，但是它混淆了概念，应该这样说：编译可以用
gcc/g++
，而链接可以用
g++
或者
gcc -lstdc++
gcc
命令不能自动和C++程序使用的库联接，所以通常使用
g++
来完成链接。但在编译阶段，
g++
会自动调用
gcc
，二者等价
条件编译
预处理指令
1) #if [#elif] [#else] #endif
2) #ifdef [#elif] [#else] #endif
3) #ifndef [#elif] [#else] #endif
指令格式
1. #if 指令的格式
#if 常量表达式
...
#endif
当预处理器遇到 #if 指令时，会计算后面常量表达式的值。如果表达式的值为 0，则#if 与 #endif 之间的代码会在预处理阶段删除；否则，#if 与 #endif 之间的代码会被保留，交由编译器处理。
#if 指令常用于调试程序，如下所示：
#define DEBUG 1
...
#if DEBUG
printf("i = %d\n", i);
printf("j = %d\n", j);
#endif
2. defined运算符
是预处理器的一个运算符，它后面接标识符。如果标识符是一个定义过的宏则值为 1，否则值为 0。defined 运算符常和 #if 指令一起使用，比如：
#if defined(DEBUG)
...
#endif
仅当 DEBUG 被定义成宏时，#if 和 #endif 之间的代码会保留到程序中。defined 后面的括号不是必须的，因此可以写成这样：
#if defined DEBUG
defined 运算符仅检测 DEBUG 是否有被定义成宏，所以我们不需要给 DEBUG 赋值：
#define DEBUG
3. #ifdef 的格式
#ifdef 标识符
...
#endif
当标识符有被定义成宏时，保留 #ifdef 与 #endif 之间的代码；否则，在预处理阶段删除 #ifdef 与 #endif 之间的代码。等价于：
#if defined(标识符)
...
#endif
4. #ifndef 的格式
#ifndef 标识符
...
#endif
它的作用恰恰与 #ifdef 相反：当标识符没有被定义成宏时，保留 #ifndef 与 #endif之间的代码。
作用
1. 编写可移植的程序
下面的例子会根据 WIN32、MAC_OS 或 LINUX 是否被定义为宏，而将对应的代码包含到程序中：
#if defined(WIN32)
...
#elif defined(MAC_OS)
...
#elif defined(LINUX)
...
#endif
我们可以在程序的开头，定义这三个宏中的一个，从而选择一个特定的操作系统
2. 为宏提供默认定义
我们可以检测一个宏是否被定义了，如果没有，则提供一个默认的定义：
#ifndef BUFFER_SIZE
#define BUFFER_SIZE 1024
#endif
3. 避免头文件重复包含
多次包含同一个头文件，可能会导致编译错误(比如，头文件中包含类型的定义)。因此，我们应该避免重复包含头文件。使用 #ifndef 和 #define 可以轻松实现这一点：
#ifndef __WD_FOO_H
#define __WD_FOO_H
typedef struct {
int id;
char name[25];
char gender;
int chinese;
int math;
int english;
} Student;
#endif
4. 临时屏蔽包含注释的代码
我们不能用 /
...
/ "注释掉" 已经包含 /
...
/注释的代码，即
不能嵌套多行注释
。但是我们可以用 #if 指令来实现：
#if 0
包含/*...*/注释的代码
#endif
注：这种屏蔽方式，我们称之为
"条件屏蔽"
。
库的链接
库
- 库文件是计算机上的一类文件，可以简单的把库文件看成一种代码仓库，它提供给使用者一些
可以直接拿来用的变量、函数或类
- 库是特殊的一种程序，编写库的程序和编写一般的程序区别不大，只是
库不能单独运行
- 库文件有两种，
静态库
和
动态库（共享库）
。区别是：
- 静态库
在程序的链接阶段被复制到了程序中
- 动态库
在链接阶段没有被复制到程序中，而是程序在运行时由系统动态加载到内存中供程序调用
- 库的好处：
代码保密
和
方便部署和分发
静态库的制作
- 示例：有如下图所示文件(其中每个分文件用于实现四则运算)，将其打包为
静态库
add.c源代码
#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
return a+b;
}
sub.c源代码
#include <stdio.h>
int sub(int a, int b)
{
return a-b;
}
mul.c源代码
#include <stdio.h>
int mul(int a, int b)
{
return a*b;
}
div.c源代码
#include <stdio.h>
double div(int a, int b)
{
return (double)a/b;
}
head.h头文件
#ifndef _HEAD_H
#define _HEAD_H
// 加法
int add(int a, int b);
// 减法
int sub(int a, int b);
// 乘法
int mul(int a, int b);
// 除法
double div(int a, int b);
#endif
main.c源文件
#include <stdio.h>
#include "head.h"
int main()
{
int a = 20;
int b = 12;
printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
printf("a + b = %d\n", add(a, b));
printf("a - b = %d\n", subtract(a, b));
printf("a * b = %d\n", multiply(a, b));
printf("a / b = %f\n", divide(a, b));
return 0;
}
- 查看目录结构
tree
生成
.o
文件：
gcc -c 文件名
将
.o
文件打包：
ar rcs libxxx.a xx1.o xx2.o
静态库的使用
动态库的制作
动态库的使用
需要提供
动态库文件和相应的头文件
定位动态库（
原因见工作原理->如何定位共享库文件
，其中路径为动态库所在位置）
方法一：修改环境变量，
当前终端生效
，退出当前终端失效
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/u/Desktop/Linux/calc/lib
方法二：修改环境变量，用户级别永久配置
# 修改~/.bashrc
vim ~/.bashrc
# 在~/.bashrc中添加下行，保存退出
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/u/Desktop/Linux/calc/lib
# 使修改生效
source ~/.bashrc
方法三：修改环境变量，系统级别永久配置
# 修改/etc/profile
sudo vim /etc/profile
# 在~/.bashrc中添加下行，保存退出
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/u/Desktop/Linux/calc/lib
# 使修改生效
source /etc/profile
方法四：修改
/etc/ld.so.cache文件列表
# 修改/etc/ld.so.conf
sudo vim /etc/ld.so.conf
# 在/etc/ld.so.conf中添加下行，保存退出
/home/u/Desktop/Linux/calc/lib
# 更新配置
sudo ldconfig
有如下结构文件，其中
main.c
测试文件
配置环境变量
编译运行：
gcc main.c -o app -I ./include -l calc -L ./lib
测试程序
如果不将动态库文件绝对路径加入环境变量，则会出现以下错误
工作原理
静态库：
GCC
进行链接时，会把静态库中代码打包到可执行程序中
动态库：
GCC
进行链接时，动态库的代码不会被打包到可执行程序中
程序启动之后，动态库会被动态加载到内存中，通过
ldd （list dynamic dependencies）
命令检查动态库依赖关系
如何定位共享库文件呢？
- 当系统加载可执行代码时候，能够知道其所依赖的库的名字，但是还需要知道
绝对路径
。此时就需要系统的动态载入器来获取该绝对路径
- 对于
elf格式
的可执行程序，是由
ld-linux.so
来完成的，它先后搜索
elf文件
的
DT_RPATH
段 =>
环境变量LD_LIBRARY_PATH
=>
/etc/ld.so.cache文件列表
=>
/lib/
，
usr/lib
目录找到库文件后将其载入内存
静态库和动态库的对比
程序编译成可执行程序的过程
静态库制作过程
动态库制作过程
静态库的优缺点
动态库的优缺点
