【Linux修炼手册】Linux开发工具的使用（二）：gcc/g++与make/makefile

一、Linux编译器——gcc/g++的使用

• gcc是编译C语言的工具
• g++是编译C++的工具，也可以编译C语言，因为C++是兼容C语言的。 gcc与g++的使用方法与原理是相同，本文以gcc为例

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

1. 编译流程概述

GCC/G++ 将源代码转换为可执行文件的过程分为四个阶段：

1. 预处理（生成 .i 文件）：

• 去注释
• 宏替换
• 头文件展开
• 条件编译

gcc -E mycode.c -o mycode.i

• 选项：
  • -E：仅执行预处理。
  • -o：指定输出文件名

1. 编译（生成 .s 汇编文件）：将预处理后的代码转换为汇编语言。

gcc -S mycode.i -o mycode.s

• 选项：
  • -S：编译到汇编语言（不汇编、不链接）

1. 汇编（生成 .o 目标文件）：将汇编代码转换为机器码。

gcc -c mycode.s -o mycode.o

• 选项：
  • -c：编译到目标文件（机器码，未链接）。

注意：目标文件.o不可以独立执行，尽管他已经是二进制文件了。

1. 链接（生成可执行文件）：将可重定位的目标二进制文件和库进行链接形成可执行程序。

💡：记忆小技巧：

1. 当我们记不住-E、-S、-c选项时，看看键盘左上角的Esc键，另外注意S要大写。
2. 记不住临时文件后缀？记住.iso即可，它也是镜像文件的后缀。

2. 静态链接与动态链接

2.1 什么是库？

我们都知道，头文件.h中提供的是方法声明。那么，真正的方法在哪里呢？ 没错，就是在库中： 头文件 + 库 + 你的代码 = 你的软件

库：经过一定的翻译，然后打包的源文件。

为什么要翻译打包？

• 只需提供一个文件即可，避免了提供太多的源文件
• 达到隐藏源文件的目的

2.2 目标文件与库是如何链接的呢？

1. 动态链接：在可执行文件中保留动态库的引用信息，在可执行文件运行时由系统跳转加载到动态库中执行。
2. 静态链接：将静态库的代码直接拷贝到可执行文件中，一般静态链接的可执行文件大小会比较大

从这两种链接的原理我们可以发现：

• 动态库不能缺失，一旦对应的动态库缺失，会导致很多的程序都无法正常运行。
• 通过静态链接生成点的程序将不再依赖静态库。

注意：在Linux中，默认的链接方式是动态链接

如果需要静态链接的方式，使用选项-static来提供静态库：

gcc mycode.c -o mytest -static

其实-static的本质就是改变优先级 💡：

1. 如果没有静态库，还要使用-static是不行的
2. 如果没有动态库，只有静态库，gcc会自动使用静态库
3. 链接的方式不一定是纯的静态链接或者动态链接，也可以是混合链接。

2. 动态库vs静态库

动态库：

• 优点：由于动态库是共享库，可以有效的节省资源（磁盘空间、内存空间、网络空间等）
• 缺点：一旦丢失，会导致各个程序瘫痪

静态库：

• 优点：不依赖库，程序可以独立运行
• 缺点：体积大，更加消耗资源

二、Linux项目自动化构建工具——make/Makefile

• make：是一个命令
• makefile：是一个当前目录下的定义构建规则的文本文件，主要由依赖关系和依赖方法组成。

1. 使用方法

基本规则结构

target: dependencies  # 目标对象与依赖对象（依赖关系）
    [tab] command      # 依赖方法必须以 Tab 开头（非空格）

示例：编译 hello.c 生成可执行文件 hello

hello: hello.c       # 目标：hello，依赖：hello.c
    gcc hello.c -o hello  # 命令：编译命令

2. makefile的自动化推导

我们来输入以下内容：

结果：

可以发现：makefile的编译顺序与我们书写的顺序是无关的，它会按照我们书写的第一个目标文件为目标，自动化推导出正确的顺序，生成目标文件。

makefile以第一个目标文件为默认目标文件，使用时只需make即可。其余目标文件使用时均需要make+[目标文件]

3. 如何反复编译？

现在我们只需要输入make，就可以完成编译生成可执行程序了。

但当我们再次输入make，却报错了，为什么呢？

• 实在是没有必要编译多次，因此提高了编译效率。

3.1 使用.PHONY:伪目标

怎么做到的呢？ make会根据源文件和目标文件的新旧，判定是否需要重新执行依赖关系进行编译。 只有可执行文件的修改时间比源文件老，才会重新编译。

所以，依赖关系不一定总是执行的！

若是想让依赖关系总是执行，可以使用.PHONY:伪目标

.PHONY：让make忽略源文件和可执行目标文件的时间对比

.PHONY:伪目标一般用作项目清理：

这样我们只需要输入make clean，就可以快速完成项目清理了。

3.2 修改时间

1. stat命令可以查看文件时间

• Access：上次的访问时间
• Modify：上次修改内容的时间
• Change：上次修改属性的时间

记忆小技巧💡：ACM时间

连锁反应：修改Modify，Change也会改变（文件大小变化）

1. touch + [已存在的文件]，更新时间 如果不加选项，就会更新ACM时间 选项：

• -a：更新Access时间
• -c：更新Change时间
• -m：更新Modify时间

4. 自动变量

常用自动变量：

• $@目标文件名
• $^依赖文件名

依据依赖关系自动匹配 示例：

另外，@+依赖方法可以取消回显