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Linux-gcc/g++及Makefile

本节目标程序的翻译过程1.程序的翻译过程2. 理解选项的含义3. 动态链接和静态链接 Linux项目自动化构建工具-make/Makefile1. 背景2. “见见猪跑”3. makefile原理及语法3.1 Makefile原理3.2 Makefile语法 4. gcc不更新文件的剖析5. 理解makefile的推导规则 Linux的第一个小程序-进度条1. 行缓冲区概念1.1 sleep \n1.2 \r && \n1.3 fflush(stdout)1.4 倒计时实现 2. 进度条程序实现

本节目标

1. 了解gcc/g++的使用2. 掌握makefile的原理3. 进度条

程序的翻译过程

在C语言中，我们已经学过程序的编译和链接，在这里将复习一下我们之前所学的内容并引出后续gcc/g++的内容。

1.程序的翻译过程

预处理（头文件展开，去注释，宏替换，条件编译）编译：把C变成汇编语言汇编：把汇编变成二进制（不是可执行，二进制目标文件不能被执行）链接：把你下的代码和C标准库中的代码合起来

2. 理解选项的含义

如果我们直接gcc test.c 就会跳过上述四个过程直接编译生成最终的a.out可执行文件，因此我们不直接这样，而是划分成四条指令依次执行上述的四步翻译过程，在此过程中理解选项的含义。

3. 动态链接和静态链接

首先我们要清楚，我们自己写的代码和库是两码事。C标准库是别人给我们准备好的，让我们直接使用的。我们所有使用库中函数的代码（printf()），其中我们自己只写了该函数的调用，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！

那么这就引入了链接，链接的本质：无非就是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 hellogcc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。

事实上，对于动态和静态的理解，就好比在网吧还是家上网一样。如果你在网吧，此时网吧升级就会影响到你，这也就是所谓的动态；如果把网吧的电脑买来带回家上网，说明你已经有一台自己的电脑，相当于拷贝了一份网吧的电脑到自己家，上网就不会受到网吧升级时的影响，这就是所谓的静态。

因此经过定义与理解的总结：

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，节省资源。

静态链接： 不受库升级或者被删除的影响，形成的可执行程序提交太大！ – 网络，磁盘，内存

在Linux下库的命名：

动态库：lib XXXXXXX.so静态库：lib XXXXXXX.a

即去掉前缀lib和相应的后缀，就是库的名字。举例：libc.so.6就是c标准库。

当我们执行查看c标准库的时候，就可以看到具体的信息，并发现此标准库默认是.so结尾的动态库。

对于动态库和静态库来说，动态库是系统自带的，即系统安装完毕就可以使用，而静态库则一般需要我们自己安装，这也说明了静态库并不是直接拷贝动态库的内容。因此我们需要手动安装一下静态库：sudo yum install -y glibc-static

安装静态库定之后，我们就可以通过 在已有的指令基础上加上-static指定静态库编译：

即系统本身，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:标准的动静态库.so/.a）而对于此动静态链接，我们是基于Linux系统去演示的，事实上也只对Linux环境有效，但对于windows来说，其原理是一样的（windows下的动态库：.dll 静态库：.lib)

安装C++版本的gcc(g++)：sudo yum install -y gcc-g++

Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

1. 背景

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。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。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. “见见猪跑”

对于makefile，若想利用make命令，则必须创建makefile命名的文件（m大写也可），在内部编写一定的依赖规则之后，我们通过make就可以对应的执行程序，就省略了类似于这种gcc test.c -o test的编译指令，好我们来看看如何操作：

步骤1： 创建makefile文件，并在makefile文件里编辑相应的依赖关系和依赖方法

**步骤2：**执行make指令并输出

这样最大的效果就是不用再写gcc编译了。

3. makefile原理及语法

3.1 Makefile原理

探讨makefile的原理，其最核心的内容就是依赖关系和依赖方法

那么什么是所谓的依赖关系和依赖方法呢？对于上面的步骤来说，在makefile文件中：第一行代表着依赖关系，也就是mycode这个要生成的文件是基于mycode.c实现的，mycode依赖于mycode.c。但仅仅有了依赖关系是不够的，需要明白这种关系是为了什么或者是继续什么原因才依赖的，也就是所谓的依赖方法，在第二行中，我们看到mycode是基于mycode.c经过gcc编译生成的，即gcc就是依赖方法。

3.2 Makefile语法

就此例来说，第一行仍是依赖关系，但注意下面必须是tab造成的空格，而不是直接按四下空格。

此外，对于新增的clean来说，也是有一定意义的，.PHONY：被改关键字修饰的对象是一个伪目标。我们知道在make时会生成mycode，通过clean这样的方式，就可以将其用make clean 删除：

对于.PHONY来说：这个伪目标总是被执行的。那么如何理解这句话呢？

我们先来看看这样的演示：

我们发现，当这个mycode已经是最新版本的情况·下，是不会再次gcc出来的。

那如果我们将makefile进行如下的修改：

修改后：

发现其仍然是可以执行的。这就是所谓的伪目标总是被执行的含义。

注：对于第一条指令来说，默认规定直接make就可以执行，就比如上面的gcc，这与make clean一样的完整写法make mycode来说是一样的。

4. gcc不更新文件的剖析

对于上面的示例，我们知道了gcc对于已经是最新版本的生成的执行文件来说并不会将其改变，并会提示已经是最新版本，就上面的mycode.c来说，是mycode.c的modify时间不如mycode的modify时间晚，即是在最新的mycode.c下生成的mycode是不会被gcc再次编译生成的，这是由于mycode是基于mycode.c所创建出来的。

因此对于上面的.PHONY 的gcc来说，其能执行是因为.PHONY规定之后，就不遵循这个所谓时间的规则。

5. 理解makefile的推导规则

为了演示推导过程，我们将makefile中的依赖关系进行拆分（但最终效果是一样的）

通过以上修改，我们退出vim模式并执行make

我们发现，对于makefile的依赖关系来说，是从上到下的，即mycode依赖于mycode.o，但此时并没有mycode.o，因此就需要找mycode.o的依赖对象mycode.s，mycode.s继续找他的依赖对象mycode.i，但mycode.i也并不存在，mycode.i就会找他的依赖对象mycode.c，mycode.c是存在的，因此执行情况是从下到上的。

但对于此推导规则，我们只需要明白其中的逻辑，真正利用makefile的时候，没必要将原来的一条gcc指令变成好几条指令。

Linux的第一个小程序-进度条

基于mycode.c，我们在mycode.c中进行编写

1. 行缓冲区概念

1.1 sleep \n

先来执行一下这个程序：（动图）

我们发现，sleep尽管在printf语句的后面，但是显示器是仍然是先执行的sleep，这是什么原因呢？

实际上，这是一个行缓冲的问题，即确实在语言上先执行的printf，但却不是直接打印在显示器上，而是进入了缓冲区，而缓冲区是以\n为截止条件的，也就是说这一行中程序如果没有\n，就会暂时保留在缓冲区内部，直到出现\n或者程序执行完成。因此，上面的动图并没有直接执行printf是因为没有\n。

修改之后：

那我们看一下添加\n的演示：（动图）

添加\n之后就可以直接显示了。

1.2 \r && \n

对于回车换行，实际上是两个概念，换行\n是换到下一行，而回车\r是回到这一行的起始位置，因此我们键盘上的enter键称之为回车换行实际上是两个功能合并在了一起。

我们看一下回车\r的演示：（动图）

不显示的原因就是我们的回车\r将之前的内容给覆盖掉了，并且在缓冲区中回到了这一行的起始位置，因此程序结束也并没有打印。

1.3 fflush(stdout)

因此为了解决上面的问题，可以用刷新缓冲区的办法实现：

修改完之后观察：（动图）

1.4 倒计时实现

通过上面的了解，大家已经知道了缓冲区的概念，因此为了下面的进度条实现，在这里我们先通过上面的知识实现一下倒计时：

上述实际上有一定的细节，我们知道/r只是回到起始位置，但如果不控制格式2d，就会出现打印10,90,80……的情况，因为我们每次只覆盖了第一个位置，因此在这里要控制格式，并且fflush(stdout)。

实现动图：.

这样就实现了一个简单的倒计时。

2. 进度条程序实现

对于进度条来说，通过最上面的航缓冲的知识，我们已经知道应该如何去规避了，因此在这里直接展示进度条，我将程序分成三个部分，即经典的main.c/process.c/process.h，并且将makefile中的依赖对象也改变，对于依赖对象来说，只要-o后面最靠近的是要生成的即可。

makefile代码：

接下来我们看看代码，并将其执行：（主程序）

进度条执行过程：（动图）

此外，我们还可以改变颜色：即在printf处进行修改：

演示：（动图）

到这里本章就结束了，如果对你有帮助的话，记得点赞支持一下呀！