Linux编译器-gcc/g++使用及项目自动化构建工具-make/Makefile

Posted 2022-11-28 北川_

目录

• 程序编译的过程
• • 预处理阶段
  • 编译阶段
  • 汇编阶段
  • 链接阶段
  • Linux中的四种阶段
  • gcc/g++格式
• make/Makefile

程序编译的过程

有这样一段程序文件名为hello.c：

#include <stdio.h>

int main()

	printf("hello, world\\n");
	return 0;

hello程序的生命周期是从一个高级C语言程序开始的，因为这种形式能够被人读懂，然而，为了在系统上运行hello.c程序，每条C语句都必须被其他程序转化为一系列的低级机器语言指令。然后这些指令按照一种称为可执行目标程序的格式打好包，并以二进制磁盘文件的形式存放起来。目标程序也称为可执行目标文件。
GCC编译器驱动程序读取源程序文件hello.c，并把它翻译成一个可执行目标文件hello。这个翻译的过程可分为四个阶段完成。执行这四个阶段的程序(预处理、编译器、汇编器和链接器)一起构成了编译系统(compilation system)。

预处理阶段

预处理器(cpp)根据以字符#开头的命令，修改原始的C程序。比如hello.c中第一行的#include<stdio.h>命令告诉预处理器读取系统头文件stdio.h的内容，并把它直接插入到程序文本中，结果就得到了另一个C程序，通常是以.i作为文件扩展名。

编译阶段

编译器(ccl)将文本文件hello.i翻译成文本文件hello.s，它包含一个汇编语言程序。汇编语言程序中的每条语句都以一种标准的文本格式确切地描述了一条低级机器语言指令。汇编语言是非常有用的，因为它为不同高级语言的不同编译器提供了通用的输出语言。例如，C编译器和Fortran编译器产生的输出文件用的都是一样的汇编语言。

汇编阶段

接下来，汇编器(as)将hello.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序(relocatable object program) 的格式，并将结果保存在目标文件hello.o中。hello.o文件是一个二进制文件，它的字节编码是机器语言指令而不是字符。如果我们在文本编辑器中打开hello.o文件，看到的将是一堆乱码。

链接阶段

注意，hello程序调用了printf函数，它是每个C编译器都会提供的标准C库中的一个函数。printf函数存在于一个名为printf.o的单独的预编译好了的目标文件中，而这个文件必须以某种方式合并到我们的hello.o程序中。链接器(ld)就负责处理这种合并。结果就得到hello文件，它是一个可执行目标文件(或者简称为可执行文件)，可以被加载到内存中，由系统执行。

Linux中的四种阶段

预处理-E：
1.头文件展开 2.宏替换 3.条件编译 4.去注释
编译-S：C语言翻译成汇编语言
汇编-c：汇编语言转为目标文件(.o二进制)
链接：形成可执行程序

gcc/g++格式

格式： gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
常用选项

• -E 只进行预处理,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 将处理结果输出到指定文件，选项后跟输出文件名
• -static 此选项对生成的文件采用静态链接
• -g 生成调试信息，不携带该选项默认生成release版本
• -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小
• -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。

make/Makefile

make是一条命令，Makefile是一个文件。
make是能够帮我们自动化构建项目的一条命令，但是自动化构建项目的过程是要通过Makefile来完成。Makefile是一个文件，它的文件内包含的是目标文件和原始文件的依赖关系和依赖方法。
正常编译代码的时候：

gcc hello.c -o hello

这是一种正向的关系，其中可以用hello.c生成hello，反过来hello的生成依赖于hello.c。
hello依赖hello.c就叫做一种依赖关系。
其中目标文件就是hello，原始文件就是hello.c。
光有依赖关系是不够的，还需要有依赖方法，上面的命令就是将原始文件hello.c生成目标文件hello的依赖方法。
下面看一个简单的Makefile：

hello:hello.c	//表明依赖关系
	gcc hello.c -o hello	//依赖方法
.PHONY:clean		//clean是一个伪目标
clean:				//依赖项为空
	rm -f hello		//依赖方法

写完Makefile后想生成项目就可以直接敲make命令，想清理项目可以直接make clean。
.PHONY类似于c语言声明，它的作用是“定义”伪目标：伪目标最大的特征就是它总是可执行的，而没有用.PHONY修饰的只能执行一次。
例如上面的代码，可以一直执行make clean，但是make只能执行一次：

Makefile在进行自上到下进行目标文件扫描生成的时候，默认生成第一个可执行程序之后就不往后生成了，也就是Makefile默认生成一个目标文件。
另外Makefile中的目标文件和原始文件也可以用特殊符号替换：

hello:hello.c
	gcc $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mytest

$ ^ 叫作所有依赖的文件列表，$@叫做生成的目标可执行。