【linux】基本工具gcc/g++及Makefile

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一、程序翻译过程

在C语言的最后几节我们讲到了一个程序是如何进行编译链接的，这里我们回顾一下前面的知识，然后开始新的内容

1、程序的翻译过程

1、预处理（也可以叫做 预编译）：头文件展开，自动删除注释，宏的自动替换，条件编译…
2、编译：把我们的C语言代码转换成为汇编代码
3、汇编：把汇编代码转换为二进制（不是可执行的，二进制目标文件不能被执行）
4、链接：把我们写的C语言代码和C标准库中的代码合起来

2、理解选项的含义

在linux中，我们如果直接gcc/g++ test.c(文件名)，就会跳过上面的4个步骤，直接生成最终的a.out可执行程序（对应windows下面的.exe文件），所以我们在linux中，一步步操作，这样便于理解：

3、动态链接与静态链接

我们写的C语言代码中，写入的scanf和printf等等函数，并不是我们写好的，而是C标准库提供给我们的接口，我们直接拿来使用就行了。我们只是调用了库函数，并没有对应的实现！只有当链接的时候，对应的实现才和我们的代码关联起来。这就有了链接

链接本质：我们调用库函数的时候和标准库如何关联的问题
这种关联就包括动态和静态

• 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。

总结：

动态链接：受库升级或者被删除的影响，形成的可执行程序小，节约资源
静态链接：不受库升级或者被删除的影响，形成的可执行程序大，网络、磁盘、内存

linux下的命名：

• 动态库 ： lib XXXXX .so

• 静态库 ： lib XXXXX .a

去掉前缀lib和对应的后缀就是库的名字。举例：libc.so.6就是C的标准库

对于动态库和静态库而言，动态库是系统自带的，我们安装系统之后就可以直接使用；静态库则需要我们安装的，也就是说：静态库并不是直接拷贝动态库的内容。

安装静态库的命令：sudo yum install -y glibc-static

安装完成之后，在原来的命令后面加上 -static，就是静态库编译了：

系统为了支持我们编程，给我们提供了标准库.h（告诉我们怎么用）标准的动态库和静态库.so/.a（告诉我们方法实现有，直接去找就可以）
windows下的动态库：.dll 静态库：.lib
我的代码+库的代码=可执行程序！

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二、Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

1、背景

1、 会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力
2、一个工程中的源文件不计数，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
3、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。
4、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。
5、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。

2、实例说明

对于makefile，想要使用make命令，必须要有makefile名字的文件（m可以大写为M）。在makefile内部编写一定的依赖规则之后，我们使用make就可以执行对应程序了，可以省略gcc test.c -o test
的编译命令

步骤1：创建一个makefile文件，并且在makefile文件里面编辑好对应的依赖关系和依赖方法

步骤2：make执行程序

这样就不用再写gcc编译了

3、原理

makefile的原理最核心的就是：依赖关系和依赖方法
对于上面的样例来说：

makefile文件中，第一行表示依赖关系：mycode文件依赖于mycode.c实现的，mycode依赖于mycode.c。但仅仅有依赖关系是不够的，还要知道什么原因才依赖的，这就是依赖方法。第二行中，mycode是经过gcc编译生成的，即gcc就是依赖方法

4、语法

上图第一行仍然依赖关系，当时下面必须是tap键的空格，而不是我们直接按空格键

** .PHONY:被关键字修饰的对象是一个伪目标，这个伪目标总是被执行的

我们使用make clear就可以删除mycode文件

那么怎么理解：伪目标总是被执行的这句话呢？

但是如果修改makefile文件：


注意：对于makefile来说，第一条指令是默认规定直接make就可以执行的，比如上面的gcc

5、为什么gcc不更新文件

上面我们可以看到gcc对于最新版本的可执行文件是不会执行成功的，这是因为：mycode.c的modify时间比mycode的modify时间早，即在最新的mycode.c生成的mycode是不会被gcc再次执行的，除非把mycode.c的modfiy时间更改到比mycode的modfiy时间晚，才能执行gcc

但是如果.PHONY修饰之后，就能够执行是因为：.PHONY修饰之后，就不遵循这个所谓的时间规则

6、推导规则

我们按照上面程序翻译过程的步骤来拆分，最终结果是一样的

对于makefile内部的依赖关系来说，mycode依赖于mycode.o，但是此时并没有mycode.o，所以就要寻找mycode.o的依赖对象mycode.s，mycode.s继续找它的依赖对象mycode.i，mycode.i继续找它的依赖对象mycode.c。因为mycode.c存在，所以执行程序是从下到上的

这里我们只是推导，实际中我们没必要这么麻烦，直接一条gcc指令就可以完成

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三、小程序——进度条

我们直接基于上面的mycode.c文件里面写

1、sleep 和 \n

我们可以看到，明明printf在sleep前面执行的，为什么是先休眠2秒，再打印出you can see me …呢？

实际上，这就是一个缓冲区的问题，我们的确先执行的printf，后执行的sleep，但是先执行的printf不是直接打印在显示器上面的，而是进入了缓冲区。这就是为什么先休眠了2秒再打印内容的

2、行缓冲区概念

但是我们加上\n就不会先休眠再打印内容，可以直接先打印出内容，只是为什么呢？

这是因为：\n具有刷新缓冲区的作用，我们把\n称为行缓冲

我们来看看：

我们可以看到是先打印内容，再休眠2秒

3、\r 和 \n

\r ：回车
\n ：换行
在语法层面上\n既有回车，又有换行的作用，但是原始作用要区分清楚

不显示的原因就是我们回车\r将之前的内容全部覆盖掉了，并且在缓冲区也回到了起始位置，导致了程序结束也没有打印

4、fflush(stdout)

5、倒计时的实现

我们知道\r是回到起始位置，但是不控制格式为2d的话，打印结果为10，90，80，70，60…，所以我们要覆盖第一个位置，采用2d控制格式，并且fflush（stdout）

6、进度条实现

我们和学习数据结构的时候一样，采用三个文件的方式进行：

makefile：