c編譯器技能提升，ubuntu下的gcc c編譯器講解(上篇)
c編譯器很多，每款c編譯器均有其特點(diǎn)。本文對(duì)于c編譯器的講解基于gcc c編譯器，針對(duì)gcc c編譯器，小編曾帶來(lái)諸多文章，但大多基于windows平臺(tái)。本文中，將基于ubuntu講解gcc c編譯器。此外，本文只為該教程上篇，其余內(nèi)容將在下篇中予以講解。
一、編譯簡(jiǎn)單的 C 程序
C 語(yǔ)言經(jīng)典的入門例子是 Hello World，下面是一示例代碼：
#include
int
main(void)
{
printf("Hello, world!/n");
return 0;
}
我們假定該代碼存為文件‘hello.c’。要用 gcc 編譯該文件，使用下面的命令：
$ gcc -Wall hello.c -o hello
該命令將文件‘hello.c’中的代碼編譯為機(jī)器碼并存儲(chǔ)在可執(zhí)行文件 ‘hello’中。機(jī)器碼的文件名是通過(guò) -o 選項(xiàng)指定的。該選項(xiàng)通常作為命令行中的最后一個(gè)參數(shù)。如果被省略，輸出文件默認(rèn)為 ‘a.out’。
注意到如果當(dāng)前目錄中與可執(zhí)行文件重名的文件已經(jīng)存在，它將被復(fù)蓋。
選項(xiàng) -Wall 開啟編譯器幾乎所有常用的警告──強(qiáng)烈建議你始終使用該選項(xiàng)。編譯器有很多其他的警告選項(xiàng)，但 -Wall 是最常用的。默認(rèn)情況下GCC 不會(huì)產(chǎn)生任何警告信息。當(dāng)編寫 C 或 C++ 程序時(shí)編譯器警告非常有助于檢測(cè)程序存在的問(wèn)題。
本例中，編譯器使用了 -Wall 選項(xiàng)而沒產(chǎn)生任何警告，因?yàn)槭纠绦蚴峭耆戏ǖ摹?/p>
要運(yùn)行該程序，輸入可執(zhí)行文件的路徑如下：
$ ./hello
Hello, world!
這將可執(zhí)行文件載入內(nèi)存，并使 CPU 開始執(zhí)行其包含的指令。 路徑 ./ 指代當(dāng)前目錄，因此 ./hello 載入并執(zhí)行當(dāng)前目錄下的可執(zhí)行文件 ‘hello’。
二、捕捉錯(cuò)誤
如上所述，當(dāng)用 C 或 C++ 編程時(shí)，編譯器警告是非常重要的助手。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，下面的例子包含一個(gè)微妙的錯(cuò)誤：為一個(gè)整數(shù)值錯(cuò)誤地指定了一浮點(diǎn)數(shù)控制符‘%f’。
#include
int
main (void)
{
printf ("Two plus two is %f/n", 4);
return 0;
}
一眼看去該錯(cuò)誤并不明顯，但是它可被編譯器捕捉到，只要啟用了警告選項(xiàng) -Wall。
編譯上面的程序‘bad.c’，將得到如下的消息：
$ gcc -Wall bad.c -o bad
bad.c: In function 'main':
bad.c:6: warning: double format, different type arg (arg 2)
這表明文件 ‘bad.c’第 6 行中的格式字符串用法不正確。GCC 的消息總是具有下面的格式 文件名:行號(hào):消息。編譯器對(duì)錯(cuò)誤與警告區(qū)別對(duì)待，前者將阻止編譯，后者表明可能存在的問(wèn)題但并不阻止程序編譯。
本例中，對(duì)整數(shù)值來(lái)說(shuō)，正確的格式控制符應(yīng)該是 %d。
如果不啟用 -Wall，程序表面看起來(lái)編譯正常，但是會(huì)產(chǎn)生不正確的結(jié)果：
$ gcc bad.c -o bad
$ ./bad
Two plus two is 2.585495
顯而易見，開發(fā)程序時(shí)不檢查警告是非常危險(xiǎn)的。如果有函數(shù)使用不當(dāng)，將可能導(dǎo)致程序崩潰或產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。開啟編譯器警告選項(xiàng) -Wall 可捕捉 C 編程時(shí)的多數(shù)常見錯(cuò)誤。
三、編譯多個(gè)源文件
一個(gè)源程序可以分成幾個(gè)文件。這樣便于編輯與理解，尤其是程序非常大的時(shí)候。這也使各部分獨(dú)立編譯成為可能。
下面的例子中我們將程序 Hello World 分割成 3 個(gè)文件：‘main.c’，‘hello_fn.c’和頭文件‘hello.h’。這是主程序‘main.c’：
#include "hello.h"
int
main(void)
{
hello ("world");
return 0;
}
在先前的例子‘hello.c’中，我們調(diào)用的是庫(kù)函數(shù) printf，本例中我們用一個(gè)定義在文件‘hello_fn.c’中的函數(shù) hello 取代它。
主程序中包含有頭文件‘hello.h’，該頭文件包含函數(shù) hello 的聲明。我們不需要在‘main.c’文件中包含系統(tǒng)頭文件‘stdio.h’來(lái)聲明函數(shù) printf，因?yàn)?lsquo;main.c’沒有直接調(diào)用 printf。
文件‘hello.h’中的聲明只用了一行就指定了函數(shù) hello 的原型。
void hello (const char * name);
函數(shù) hello 的定義在文件‘hello_fn.c’中：
#include
#include "hello.h"
void
hello (const char * name)
{
printf ("Hello, %s!/n", name);
}
語(yǔ)句 #include "FILE.h" 與 #include 有所不同：前者在搜索系統(tǒng)頭文件目錄之前將先在當(dāng)前目錄中搜索文件‘FILE.h’，后者只搜索系統(tǒng)頭文件而不查看當(dāng)前目錄。
要用gcc編譯以上源文件，使用下面的命令：
$ gcc -Wall main.c hello_fn.c -o newhello
本例中，我們使用選項(xiàng) -o 為可執(zhí)行文件指定了一個(gè)不同的名字 newhello。注意到頭文件‘hello.h’并未在命令行中指定。源文件中的的 #include "hello.h" 指示符使得編譯器自動(dòng)將其包含到合適的位置。
要運(yùn)行本程序，輸入可執(zhí)行文件的路徑名：
$ ./newhello
Hello, world!
源程序各部分被編譯為單一的可執(zhí)行文件，它與我們先前的例子產(chǎn)生的結(jié)果相同。
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四、簡(jiǎn)單的 Makefile 文件
為便于不熟悉 make 的讀者理解，本節(jié)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的用法示例。Make 憑借本身的優(yōu)勢(shì)，可在所有的 Unix 系統(tǒng)中被找到。要了解關(guān)于Gnu make 的更多信息，請(qǐng)參考 Richard M. Stallman 和 Roland McGrath 編寫的 GNU Make 手冊(cè)。
Make 從 makefile(默認(rèn)是當(dāng)前目錄下的名為‘Makefile’的文件)中讀取項(xiàng)目的描述。makefile指定了一系列目標(biāo)(比如可執(zhí)行文件)和依賴(比如對(duì)象文件和源文件)的編譯規(guī)則，其格式如下：
目標(biāo)： 依賴
命令
對(duì)每一個(gè)目標(biāo)，make 檢查其對(duì)應(yīng)的依賴文件修改時(shí)間來(lái)確定該目標(biāo)是否需要利用對(duì)應(yīng)的命令重新建立。注意到，makefile 中命令行必須以單個(gè)的 TAB 字符進(jìn)行縮進(jìn)，不能是空格。
GNU Make 包含許多默認(rèn)的規(guī)則(參考隱含規(guī)則)來(lái)簡(jiǎn)化 makefile 的構(gòu)建。比如說(shuō)，它們指定‘.o’文件可以通過(guò)編譯‘.c’文件得到，可執(zhí)行文件可以通過(guò)將‘.o’鏈接到一起獲得。隱含規(guī)則通過(guò)被叫做make變量的東西所指定，比如 CC(C 語(yǔ)言編譯器)和 CFLAGS(C程序的編譯選項(xiàng));在makefile文件中它們通過(guò)獨(dú)占一行的 變量=值 的形式被設(shè)置。對(duì) C++ ，其等價(jià)的變量是CXX和CXXFLAGS，而變量CPPFLAGS則是編譯預(yù)處理選項(xiàng)。
現(xiàn)在我們?yōu)樯弦还?jié)的項(xiàng)目寫一個(gè)簡(jiǎn)單的 makefile 文件：
CC=gcc
CFLAGS=-Wall
hello: hello.o hello_fn.o
clean:
rm -f hello hello.o hello_fn.o
該文件可以這樣來(lái)讀：使用 C 語(yǔ)言編譯器 gcc，和編譯選項(xiàng)‘-Wall’,從對(duì)象文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’生成目標(biāo)可執(zhí)行文件 hello(文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’通過(guò)隱含規(guī)則分別由‘hello.c’和‘hello_fn.c’生成)。目標(biāo)clean沒有依賴文件，它只是簡(jiǎn)單地移除所有編譯生成的文件。rm命令的選項(xiàng) ‘-f’(force) 抑制文件不存在時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤消息。
要使用該 makefile 文件，輸入 make。不加參數(shù)調(diào)用make時(shí)，makefile文件中的第一個(gè)目標(biāo)被建立，從而生成可執(zhí)行文件‘hello’：
$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc -Wall -c -o hello_fn.o hello_fn.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!
一個(gè)源文件被修改要重新生成可執(zhí)行文件，簡(jiǎn)單地再次輸入 make 即可。通過(guò)檢查目標(biāo)文件和依賴文件的時(shí)間戳，程序 make 可識(shí)別哪些文件已經(jīng)修改并依據(jù)對(duì)應(yīng)的規(guī)則更新其對(duì)應(yīng)的目標(biāo)文件：
$ vim hello.c (打開編輯器修改一下文件)
$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!
最后，我們移除 make 生成的文件，輸入 make clean：
$ make clean
rm -f hello hello.o hello_fn.o
一個(gè)專業(yè)的 makefile文件通常包含用于安裝(make install)和測(cè)試(make check)等額外的目標(biāo)。
本文中涉及到的例子都足夠簡(jiǎn)單以至于可以完全不需要makefile，但是對(duì)任何大些的程序都使用 make 是很有必要的。
以上便是此次小編帶來(lái)的“c編譯器”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)本文講解的內(nèi)容具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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