Linux学习第二天

今天学习linuxC编程。首先要熟悉linux下编写c程序的过程。

编写程序Hello World!

首先创建存放程序的文件夹，如下图所示：

接下来在创建一个文件夹来保存这节要编写的代码。指令：mkdir 3.1

接下来我们要设置VIM编辑器的一些配置，比如设置tab的字符数为4、以及设置VIM编辑器的行号。在文件/etc/vim/vimrc 中添加代码：

set nu
set ts=4

然后创建main.c文件。

编写程序完事后，使用“gcc main.c –o main”来编译 main.c 文件，使用参数“-o”来指定编译生成的可执行文件名字。

GCC编译器

gcc 命令

在上一小节我们已经使用过 GCC 编译器来编译 C 文件了，我们使用到是 gcc 命令，gcc 命令格式如下：

gcc [选项] [文件名字]
主要选项如下：
-c：只编译不链接为可执行文件，编译器将输入的.c 文件编译为.o 的目标文件。
-o：<输出文件名>用来指定编译结束以后的输出文件名，如果不使用这个选项的话 GCC 默
认编译出来的可执行文件名字为 a.out。
-g：添加调试信息，如果要使用调试工具(如 GDB)的话就必须加入此选项，此选项指示编
译的时候生成调试所需的符号信息。
-O：对程序进行优化编译，如果使用此选项的话整个源代码在编译、链接的的时候都会进
行优化，这样产生的可执行文件执行效率就高。
-O2：比-O 更幅度更大的优化，生成的可执行效率更高，但是整个编译过程会很慢。

编译流程

GCC 编译器的编译流程是：预处理、编译、汇编和链接。预处理就是展开所有的头文件、替换程序中的宏、解析条件编译并添加到文件中。编译是将经过预编译处理的代码编译成汇编代码，也就是我们常说的程序编译。汇编就是将汇编语言文件编译成二进制目标文件。链接就是将汇编出来的多个二进制目标文件链接在一起，形成最终的可执行文件，链接的时候还会涉及到静态库和动态库等问题。上一小节演示的例程都只有一个文件，而且文件非常简单，因此可以直接使用 gcc 命令生成可执行文件，并没有先将 c 文件编译成.o 文件，然后再链接在一起。

Makefile 基础

当文件有几十、上百甚至上万个的时候用终端输入 GCC 命令的方法显然是不现实的。如果我们能够编写一个文件，这个文件描述了编译哪些源码文件、如何编译那就好了，每次需要编译工程的时只需要使用这个文件就行了。这种问题怎么可能难倒聪明的程序员，为此提出了一个解决大工程编译的工具：make，描述哪些文件需要编译、哪些需要重新编译的文件就叫做 Makefile，Makefile 就跟脚本文件一样，Makefile 里面还可以执行系统命令。使用的时候只需要一个 make命令即可完成整个工程的自动编译，极大的提高了软件开发的效率。如果大家以前一直使用 IDE来编写 C 语言的话肯定没有听说过 Makefile 这个东西，其实这些 IDE 是有的，只不过这些 IDE对其进行了封装，提供给大家的是已经经过封装后的图形界面了，我们在 IDE 中添加要编译的
C 文件，然后点击按钮就完成了编译。在 Linux 下用的最多的是 GCC 编译器，这是个没有 UI的编译器，因此 Makefile 就需要我们自己来编写了。

Makefile 语法

Makefile 规则格式
Makefile 里面是由一系列的规则组成的，这些规则格式如下：

目标…... : 依赖文件集合……
命令 1
命令 2
……

main : main.o input.o calcu.o
 gcc -o main main.o input.o calcu.o

第一行定义了一个规则，它告诉make命令如何构建目标main。在这里，main是一个目标（通常是最终要生成的程序或文件），而main.o、input.o和calcu.o是这个目标的依赖项，意味着在构建main之前，必须首先存在或构建这些依赖项。

目标（target）：main是这条规则的目标，也就是这条规则想要构建或更新的文件。
依赖（dependencies）：main.o、input.o和calcu.o是目标的依赖项，这意味着在尝试构建main之前，make会确保所有的依赖项都是最新的。
gcc是GNU编译器集合中的C编译器，用于编译C语言程序。-o main选项告诉gcc将链接生成的可执行文件命名为main。main.o、input.o和calcu.o是gcc需要链接的对象文件。这些对象文件之前已经由gcc从相应的源文件编译生成。
命令列表中的每条命令必须以 TAB 键开始，不能使用空格！
make 命令会为 Makefile 中的每个以 TAB 开始的命令创建一个 Shell 进程去执行。了解了 Makefile 的基本运行规则以后我们再来分析一下 3.3 节中“示例代码 3.3.2.6”中的Makefile，代码如下：、
上述代码中一共有 5 条规则，1~2 行为第一条规则，3~4 行为第二条规则，5~6 行为第三条规则，7~8 行为第四条规则，10~12 为第五条规则，make 命令在执行这个 Makefile 的时候其执行步骤如下：首先更新第一条规则中的 main，第一条规则的目标成为默认目标，只要默认目标更新了那么就认为 Makefile 的工作。在第一次编译的时候由于 main 还不存在，因此第一条规则会执行，第一条规则依赖于文件 main.o、input.o 和 calcu.o 这个三个.o 文件，这三个.o 文件目前还都没有，因此必须先更新这三个文件。make 会查找以这三个.o 文件为目标的规则并执行。以 main.o为例，发现更新 main.o 的是第二条规则，因此会执行第二条规则，第二条规则里面的命令为“gcc–c main.c”，这行命令很熟悉了吧，就是不链接编译 main.c，生成 main.o，其它两个.o 文件同理。最后一个规则目标是 clean，它没有依赖文件，因此会默认为依赖文件都是最新的，所以其对应的命令不会执行，当我们想要执行 clean 的话可以直接使用命令“make clean”，执行以后就会删除当前目录下所有的.o 文件以及 main，因此 clean 的功能就是完成工程的清理，
总结一下 Make 的执行过程：
1、make 命令会在当前目录下查找以 Makefile(makefile 其实也可以)命名的文件。
2、当找到 Makefile 文件以后就会按照 Makefile 中定义的规则去编译生成最终的目标文件。
3、当发现目标文件不存在，或者目标所依赖的文件比目标文件新(也就是最后修改时间比目标文件晚)的话就会执行后面的命令来更新目标。

原子文档总结的很形象。具体执行的过程就如上图所示：

Makefile 变量

跟 C 语言一样 Makefile 也支持变量的，先看一下前面的例子：

 main: main.o input.o calcu.o
 gcc -o main main.o input.o calcu.o

上述 Makefile 语句中，main.o input.o 和 calcue.o 这三个依赖文件，我们输入了两遍，我们这个 Makefile 比较小，如果 Makefile 复杂的时候这种重复输入的工作就会非常费时间，而且非常容易输错，为了解决这个问题，Makefile 加入了变量支持。不像 C 语言中的变量有 int、char等各种类型，Makefile 中的变量都是字符串！类似 C 语言中的宏。使用变量将上面的代码修改，修改以后如下所示：

1 #Makefile 变量的使用
2 objects = main.o input.o calcu.o
3 main: $(objects)
4 gcc -o main $(objects)

第 1 行是注释，Makefile 中可以写注释，注释开头要用符号“#”，不能用 C 语言中的“//”或者“/**/”！第 2 行我们定义了一个变量 objects，并且给这个变量进行了赋值，其值为字符串“main.o input.o calcu.o”，第 3 和 4行使用到了变量 objects，Makefile 中变量的引用方法是“\((变量名)”，比如本例中的“\)(objects)”就是使用变量 objects。在“示例代码 3.4.2.1”中我们在定义变量 objects 的时候使用“=”对其进行了赋值，Makefile变量的赋值符还有其它两个“:=”和“?=”，我们来看一下这三种赋值符的区别：
1、赋值符“=”
示例代码 3.4.2.1 赋值符"="使用

1 name = zzk
2 curname = $(name)
3 name = zuozhongkai
4
5 print:
6 @echo curname: $(curname)

2、赋值符“:=”
赋值符“:=”不会使用后面定义的变量，只能使用前面已经定义好的，这就是“=”和“:=”两个的区别。
3、赋值符“?=”
“?=”是一个很有用的赋值符，比如下面这行代码：

curname ?= zuozhongkai

上述代码的意思就是，如果变量 curname 前面没有被赋值，那么此变量就是“zuozhongkai”，
如果前面已经赋过值了，那么就使用前面赋的值。
4、变量追加“+=”
Makefile 中的变量是字符串，有时候我们需要给前面已经定义好的变量添加一些字符串进
去，此时就要使用到符号“+=”，比如如下所示代码：

objects = main.o input.o
objects += calcu.o

一开始变量 objects 的值为“main.o input.o”，后面我们给他追加了一个“calcu.o”，因此变量 objects 变成了“main.o input.o calcu.o”，这个就是变量的追加。

Makefile 模式规则

模式规则中，至少在规则的目标定定义中要包涵“%”，否则就是一般规则，目标中的“%”表示对文件名的匹配，“%”表示长度任意的非空字符串，比如“%.c”就是所有的以.c 结尾的文件，类似与通配符，a.%.c 就表示以 a.开头，以.c 结束的所有文件。
当“%”出现在目标中的时候，目标中“%”所代表的值决定了依赖中的“%”值，