第3章Linux系統(tǒng)C語言開發(fā)工具

1、第第3章章Linux系統(tǒng)C語言開發(fā)工具2 本章重點(diǎn)q Linux環(huán)境下C程序的編輯、編譯、運(yùn)行q gcc的編譯過程q 編譯參數(shù)-I、 -L的使用q 靜態(tài)函數(shù)庫與共享庫q make工程文件q gdb調(diào)試工具的使用3 本章導(dǎo)讀q C語言是Linux系統(tǒng)最常用的編程語言之一q Linux內(nèi)核絕大部分用C語言編寫q 開發(fā)人員通過函數(shù)庫、系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)q Linux系統(tǒng)擁有許多程序生成和分析的工具4 3.1 第一個(gè)Linux環(huán)境下的C語言程序q 例3.1 編寫一個(gè)簡單的C語言程序，在屏幕上打印5行“Hello, Linux World”gcc編譯器編譯C程序的常用格式：gcc 源文件 -o 可執(zhí)行

2、文件gcc -o 可執(zhí)行文件 源文件gcc 源文件 （可執(zhí)行文件名默認(rèn)為a.out）5 3.1 第一個(gè)Linux環(huán)境下的C語言程序q 例3.1 編寫一個(gè)簡單的C語言程序，在屏幕上打印5行“Hello, Linux World”（續(xù)）6 3.1 第一個(gè)Linux環(huán)境下的C語言程序q 例3.1 編寫一個(gè)簡單的C語言程序，在屏幕上打印5行“Hello, Linux World”（續(xù)）7 3.2 編譯C語言程序3.2.1 gcc編譯器q gcc編譯器是Linux平臺(tái)上應(yīng)用最廣泛的C編譯器；g+編譯器用于編譯C+程序，但是g+內(nèi)部還是調(diào)用了gccq 執(zhí)行g(shù)cc命令時(shí)，它將完成“預(yù)處理預(yù)處理”、“編譯編譯

3、”、“匯編匯編”、“鏈鏈接接”4個(gè)步驟，并生成可執(zhí)行代碼。q gcc命令可以接受多種文件類型，并依據(jù)用戶指定的命令行參數(shù)做出處理后綴名對(duì)應(yīng)的語言后綴名對(duì)應(yīng)的語言.cC原始程序.ii經(jīng)過預(yù)處理的C+程序.CC+原始程序.s匯編語言程序匯編語言程序.ccC+原始程序.S匯編語言程序.cxxC+原始程序.h預(yù)處理文件（頭文件）.mObjective-C原始程序.o二進(jìn)制文件（目標(biāo)文件）二進(jìn)制文件（目標(biāo)文件）.i經(jīng)過預(yù)處理的經(jīng)過預(yù)處理的C程序程序.a/.so編譯后的庫文件（無后綴）（無后綴） 一般指可執(zhí)行文件一般指可執(zhí)行文件83.2.1 gcc編譯器q gcc編譯流程如右圖所示；各種參數(shù)有助于程序員靈

4、活地控制整個(gè)編譯過程源代碼（*.c文件）預(yù)處理（預(yù)處理（Pre-processing），選項(xiàng)），選項(xiàng)-E編譯（編譯（Compiling），選項(xiàng)），選項(xiàng)-S匯編（匯編（Assembling），選項(xiàng)），選項(xiàng)-c鏈接（鏈接（Linking），選項(xiàng)），選項(xiàng)-o生成預(yù)處理過的文件.i生成匯編語言文件.s生成二進(jìn)制文件.o鏈接生成可執(zhí)行文件 3.2 編譯C語言程序9 3.2 編譯C語言程序3.2.1 gcc編譯器q gcc命令的使用格式：gcc options filename-listoptions常用選項(xiàng)有：-ansi 依據(jù)ANSI標(biāo)準(zhǔn)-c 不執(zhí)行鏈接步驟，編譯生成目標(biāo)文件(.o)-g 創(chuàng)建用于gdb

5、(GNU DeBugger)的符號(hào)表和調(diào)試信息-l 庫文件名 鏈接庫文件-m 類型 根據(jù)給定的CPU類型優(yōu)化代碼-o 文件名 將生成的可執(zhí)行程序保存為指定的文件-O 級(jí)別 根據(jù)指定的級(jí)別（0-3）進(jìn)行優(yōu)化；級(jí)別為0，則不做任何優(yōu)化-pg 產(chǎn)生供GNU剖析工具gprof使用的信息-S 不執(zhí)行匯編和鏈接階段，并保留編譯產(chǎn)生的匯編代碼（.s文件）10 3.2 編譯C語言程序3.2.1 gcc編譯器q gcc命令的使用格式：options常用選項(xiàng)有：（續(xù)）-v 產(chǎn)生盡可能多的輸出信息-w 忽略警告信息-W 產(chǎn)生比默認(rèn)模式更多的警告信息q gcc的每個(gè)選項(xiàng)前需要有連字符 -q gcc不能在一個(gè)連字符后跟

6、一組選項(xiàng)例如gcc -p -g hello.c 與gcc -pg hello.c 含義不同11 3.2 編譯C語言程序3.2.1 gcc編譯器q 例：選項(xiàng) -c 的用法附：在多文件C/C+程序中，全局變量只能在一個(gè)文件中被定義，在其它文件中應(yīng)被聲明為“外部變量”/對(duì)全局變量a進(jìn)行了聲明/對(duì)全局函數(shù)PrintA進(jìn)行了聲明/定義了全局變量a/定義了全局函數(shù)PrintA12 3.2 編譯C語言程序3.2.1 gcc編譯器q 例：選項(xiàng) -c 的用法（續(xù)） 使用 -c 選項(xiàng)編譯生成目標(biāo)文件；然后鏈接目標(biāo)文件，生成可執(zhí)行文件 鏈接時(shí)，鏈接器在a.o中找到變量a和函數(shù)PrintA13 3.2 編譯C語言程序

7、3.2.2 gcc編譯流程q gcc編譯流程如下圖所示：源代碼（*.c文件）預(yù)處理（Pre-processing）編譯（Compiling）匯編（Assembling）鏈接（Linking）可執(zhí)行文件14 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 預(yù)處理預(yù)處理/預(yù)編譯預(yù)編譯：在真正開始對(duì)程序編譯之前，先對(duì)源程序進(jìn)行一番處理，形成臨時(shí)的源程序文件。預(yù)處理的功能主要有： 符號(hào)常量的定義和宏定義符號(hào)常量的定義和宏定義例如#define MAX_NUM 1000#define UNIVERSITY_NAME “NWSUAF”15 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q

8、 預(yù)處理預(yù)處理/預(yù)編譯預(yù)編譯：（續(xù)） 文件包含文件包含例如#include /如果不包含該頭文件，則printf語句出錯(cuò) 通過#include命令能夠?qū)⒈话奈募ㄒ话惴Q為頭文件）的全部內(nèi)容插入到#include命令的位置，此即預(yù)處理階段需要做的事情。 復(fù)雜程序常常由多個(gè).c文件組成，這些文件可能都會(huì)使用某個(gè)函數(shù)，則1. 將該函數(shù)的定義編寫在某個(gè).c文件中；2. 將函數(shù)的聲明編寫在一個(gè)頭文件中；3. 在用到該函數(shù)的.c文件中包含該頭文件16 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例/”表示首先到當(dāng)前文件夾下找頭文件，/再到編譯器指定的文件夾下找頭文件庫函數(shù)文件主函數(shù)文件頭

9、文件未出現(xiàn)17 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 預(yù)處理預(yù)處理/預(yù)編譯預(yù)編譯： 符號(hào)常量的定義和宏定義 文件包含 條件編譯條件編譯18 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 編譯編譯： 檢查語法錯(cuò)誤，若無語法錯(cuò)誤，生成中間的目標(biāo)文件（.o或.obj文件） 多個(gè).c文件組成的程序，每個(gè).c文件都會(huì)被編譯生成一個(gè).o文件 .o文件中存放的是所對(duì)應(yīng)的.c文件中的全局變量、靜態(tài)變量的名稱、地址等，以及在.c文件中編寫的全部函數(shù)的可執(zhí)行機(jī)器指令 若a.c有語法錯(cuò)誤，不會(huì)影響b.c被編譯成b.o，例如19 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q

10、 編譯編譯： 若a.c有語法錯(cuò)誤，不會(huì)影響b.c被編譯成b.o，例如（續(xù)）修正b.c之后，20 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 鏈接鏈接： 頭文件中一般只有庫函數(shù)的聲明，沒有庫函數(shù)的函數(shù)體。 庫函數(shù)的源代碼編譯器廠家不一定會(huì)提供給用戶，但是會(huì)提供庫函數(shù)經(jīng)過編譯后的中間結(jié)果。 編譯器的安裝文件夾下往往都會(huì)有一個(gè)lib文件夾，里面放著后綴是”.lib”、”.obj”的文件，這些文件中包含很多庫函數(shù)的機(jī)器指令（即實(shí)現(xiàn)方式）。 鏈接階段，編譯器會(huì)抽取庫函數(shù)的機(jī)器指令，合并到可執(zhí)行文件中去。 有些軟件廠商專門出售函數(shù)庫，如高效的圖形處理函數(shù)庫、科學(xué)計(jì)算函數(shù)庫、視頻編解碼函數(shù)庫等

11、；用戶買到函數(shù)庫后，在程序中包含聲明庫函數(shù)的頭文件，且需要在鏈接選項(xiàng)中指定要鏈接哪些.lib文件或.obj文件 綜上，鏈接就是把編譯出來的多個(gè).o文件拼在一起，并抽取一系列相關(guān)庫函數(shù)的機(jī)器指令，合并形成可執(zhí)行文件。21 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3 輸入兩個(gè)整數(shù)，輸出求和后的結(jié)果。使用-E、-S、-c、-o選項(xiàng)，控制gcc的編譯流程。 步驟1：編寫源代碼22 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3（續(xù)）（續(xù)） 步驟2：預(yù)處理階段 在該步驟中，編譯器將”stdio.h”文件包含進(jìn)來，插入到#include 位置處。 使用 E

12、控制編譯流程：當(dāng)預(yù)處理完成后即停止編譯流程。23 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3（續(xù)）（續(xù)） 步驟2：預(yù)處理階段（續(xù)） 預(yù)處理后的程序3-3.i的部分內(nèi)容如下：/可參閱stdio.h的內(nèi)容24 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3（續(xù)）（續(xù)） 步驟3：編譯階段 首先檢查代碼的規(guī)范性、正確性；檢查無誤后，把代碼翻譯為匯編語言；使用參數(shù)”-S”控制編譯流程，產(chǎn)生匯編代碼。25 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3（續(xù)）（續(xù)） 步驟4：匯編階段 把編譯階段生成的”.s”文件轉(zhuǎn)成”.o”文件（二進(jìn)制代

13、碼）。用參數(shù)”-c”控制編譯流程：匯編結(jié)束后即停止編譯流程。26 3.2 編譯C語言程序3.2.2 gcc編譯流程（續(xù)）q 例例3.3（續(xù)）（續(xù)） 步驟5：鏈接階段 預(yù)處理階段已將頭文件stdio.h包含進(jìn)來，其中有printf、scanf的聲明； 鏈接階段需要查找相應(yīng)的庫文件（例如/usr/lib下的libc.so.6庫文件），將printf、scanf鏈接到庫函數(shù)中，即找到printf、scanf的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)； 完成鏈接后，生成可執(zhí)行程序注：gcc默認(rèn)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫（另見P118頁“共享庫”的描述），即在編譯鏈接時(shí)并不把庫文件的代碼加入可執(zhí)行文件，而是在程序執(zhí)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載鏈接庫，以節(jié)省系統(tǒng)開

14、銷。27 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)q gcc有100多個(gè)可用參數(shù)，主要分為 總體參數(shù) 告警和出錯(cuò)參數(shù) 優(yōu)化參數(shù) 28 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）1. 總體參數(shù) 參數(shù)含義參數(shù)含義-c只匯編不鏈接，生成二進(jìn)制目標(biāo)文件-v顯示gcc的版本信息-S只編譯不匯編，生成匯編代碼-I dir在頭文件的搜索路徑中添加dir目錄-E只進(jìn)行預(yù)編譯-L dir在庫文件的搜索路徑列表中添加dir目錄-g在可執(zhí)行程序中包含調(diào)試信息-static鏈接靜態(tài)庫-o file把文件輸出至file中-llibrary鏈接名稱為library的庫文件29 3.2

15、編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)） 例3.4 設(shè)計(jì)一個(gè)程序(3-4.c)，把從鍵盤輸入的字符串按照原樣輸出到屏幕上，把標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫文件放在自定義的頭文件（my.h）中，且該頭文件位于當(dāng)前目錄下。/自定義頭文件，包含標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫/gcc在默認(rèn)的目錄”usr/include”中找不/到”my.h”文件，因此需要用”-I dir”選項(xiàng)/表示在默認(rèn)路徑/usr/include”中搜索頭文件30 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)） 例3.4 （續(xù)）/”表示首先在當(dāng)前目錄中搜索頭文件，然后再到/編譯器指定的文件夾下搜索頭文件。/無需加入”-I dir”選

16、項(xiàng)31 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）2. 警告和出錯(cuò)參數(shù) 參數(shù)含義-ansi僅支持符合 ANSI 的 C 程序-pedantic允許發(fā)出 ANSI C 標(biāo)準(zhǔn)所列的全部警告信息-pedantic-error允許發(fā)出 ANSI C 標(biāo)準(zhǔn)所列的全部錯(cuò)誤信息-w關(guān)閉所有警告-Wall允許發(fā)出gcc提供的所有有用的警告信息-werror把所有的警告信息轉(zhuǎn)化為錯(cuò)誤信息，并在警告發(fā)生時(shí)終止編譯32 3.2 編譯C語言程序補(bǔ)充：ANSI C和ISO C的歷史 C 的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是由ANSI（美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）發(fā)布的。這份文檔后來被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)采納并且修訂。名稱ANS

17、I C被廣泛使用，也有人使用ISO C 或 Standard C。C89 1983年，為了創(chuàng)立 C 語言的標(biāo)準(zhǔn)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）組成了委員會(huì)（X3J11），經(jīng)過漫長而艱苦的過程，該標(biāo)準(zhǔn)于1989年完成，一般簡稱為C89標(biāo)準(zhǔn)，也被稱作ANSI C。C90 1990年，ANSI C89標(biāo)準(zhǔn)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電工委員會(huì)(IEC)采納為國際標(biāo)準(zhǔn)，簡稱C90標(biāo)準(zhǔn)。C89和C90通常指同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，C89這種說法更常用。C99 2000年3月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電工委員會(huì)(IEC)采納了第二個(gè)C語言標(biāo)準(zhǔn)，簡稱C99標(biāo)準(zhǔn)。 C11 2011年12月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO

18、)和國際電工委員會(huì)(IEC)采納了第三個(gè)C語言標(biāo)準(zhǔn)，簡稱C11標(biāo)準(zhǔn)，它是C程序語言的最新標(biāo)準(zhǔn)。 33 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）p 例3.6 設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使它包含一些非標(biāo)準(zhǔn)語法。熟悉gcc的警告和出錯(cuò)參數(shù)的用法。 編輯源代碼 關(guān)閉所有警告34 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）p 例3.6 設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使它包含一些非標(biāo)準(zhǔn)語法。熟悉gcc的警告和出錯(cuò)參數(shù)的用法。（續(xù)） 顯示不符合ANSI C語法標(biāo)準(zhǔn)的警告信息。 允許發(fā)出ANSI C標(biāo)準(zhǔn)所列的全部警告信息35 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）p 例3

19、.6 設(shè)計(jì)一個(gè)程序，使它包含一些非標(biāo)準(zhǔn)語法。熟悉gcc的警告和出錯(cuò)參數(shù)的用法。（續(xù)） 允許發(fā)出gcc提供的所有有用的警告信息36 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù) 代碼優(yōu)化指的是編譯器通過分析源代碼，找出其中尚未達(dá)到性能最優(yōu)的部分，繼而對(duì)其進(jìn)行重新組合，目的在于改善程序的執(zhí)行性能。37 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù)（續(xù)） 38 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù)（續(xù)） 39 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù)（續(xù)） 注：

20、也可以通過-S選項(xiàng)，分別生成優(yōu)化前后的匯編代碼，比較其異同。40 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù)（續(xù)） gcc提供的代碼優(yōu)化功能非常強(qiáng)大，通過參數(shù)”-On”來優(yōu)化代碼，其中n代表優(yōu)化級(jí)別，如0、1、2、3、s-O0：關(guān)閉所有的優(yōu)化選項(xiàng)，通常不建議這樣做-O1：最基本的優(yōu)化等級(jí)，不花費(fèi)太多編譯時(shí)間，試圖生成更快、更小的代碼-O2：不增大體積、不占用太多編譯時(shí)間，試圖提高代碼性能；-O2在效率與安全性方面取得了較好的平衡，推薦使用。-O3：最危險(xiǎn)的優(yōu)化等級(jí)。增大體積、更耗內(nèi)存、延長編譯時(shí)間，增加編譯失敗的可能。-Os：對(duì)于磁盤空間緊張或CPU緩存較小的

21、機(jī)器非常有用，但可能存在問題，不推薦。綜上，優(yōu)化等級(jí)越高，程序的運(yùn)行速度越快，但是編譯時(shí)間、代碼體積可能越長，-O2在這些因素之間取得了較好的平衡。41 3.2 編譯C語言程序3.2.3 gcc編譯器的主要參數(shù)（續(xù)）3. 優(yōu)化參數(shù)（續(xù)） 程序員要力求手工編寫高質(zhì)量的代碼，減少編譯器的優(yōu)化工作，甚至根本無需優(yōu)化。 程序開發(fā)過程中不建議使用優(yōu)化參數(shù)，只有當(dāng)軟件發(fā)行或開發(fā)結(jié)束時(shí)，對(duì)最終生成的代碼進(jìn)行優(yōu)化。 資源受限時(shí)（例如在一些實(shí)時(shí)嵌入式設(shè)備中內(nèi)存資源非常緊張），不建議對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化 跟蹤調(diào)試時(shí)，優(yōu)化可能使代碼被刪除、改寫或重組等，從而使跟蹤和調(diào)試變得異常困難，不建議使用。42 3.2 編譯C語言程

22、序3.2.4 函數(shù)庫 函數(shù)庫是一組預(yù)先編譯好的函數(shù)的集合，通常以靜態(tài)庫、共享庫兩種格式存在。 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)庫文件一般存放在/lib 和 /usr/lib 目錄中；對(duì)于自定義的庫文件，需要指明其所在目錄和文件名稱 庫文件總是以lib開頭，之后的內(nèi)容指明該庫是什么庫：c代表C語言庫m代表數(shù)學(xué)庫 . 后的內(nèi)容指明庫文件的類型：.a 代表傳統(tǒng)的靜態(tài)函數(shù)庫，例如libm.a為靜態(tài)數(shù)學(xué)函數(shù)庫.so 代表共享的函數(shù)庫3.2.4 函數(shù)庫指明編譯器所要搜索的庫文件的兩種方式： 給出完整的路徑名給出完整的路徑名例如：gcc o hello hello.c /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.

23、a表明除了搜索標(biāo)準(zhǔn)的C函數(shù)庫之外，還需搜索數(shù)學(xué)庫 使用使用 -l 、-L 選項(xiàng)選項(xiàng)例如：gcc -o hello hello.c -lm 表明搜索標(biāo)準(zhǔn)庫目錄中的libm.a（靜態(tài)庫）或libm.so（動(dòng)態(tài)庫）或 gcc -o hello hello.c -L /usr/lib -lm 其中，/usr/lib 可以被省略，因?yàn)樗菢?biāo)準(zhǔn)庫目錄，是系統(tǒng)默認(rèn)的搜索路徑。43 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫 使用使用 -l 、-L 選項(xiàng)（續(xù)）選項(xiàng)（續(xù)）44 3.2 編譯C語言程序45 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1.靜態(tài)庫函數(shù)庫的最簡單的形式是一組處于“待用”狀態(tài)的目標(biāo)文件。當(dāng)程序

24、需要使用函數(shù)庫中的某個(gè)函數(shù)時(shí)，程序需要包含（#include）一個(gè)聲明該函數(shù)的頭文件編譯器、鏈接器負(fù)責(zé)將程序代碼和函數(shù)庫結(jié)合在一起組成一個(gè)可執(zhí)行文件除了標(biāo)準(zhǔn)的C語言庫，如果還需要使用其它庫，則必須用-l 和 L選項(xiàng)指明若要?jiǎng)?chuàng)建和維護(hù)自己的靜態(tài)庫，則需使用ar程序和gcc -c命令對(duì)所使用的函數(shù)分別進(jìn)行編譯46 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 創(chuàng)建一個(gè)小型函數(shù)庫，包括以下步驟：（1）建立兩個(gè)文件pro1.c、pro2.c，它們各自包含一個(gè)函數(shù)， 分別是void pro1(int), void pro2(char *)（2）應(yīng)用gcc及參數(shù)-c，分別產(chǎn)生目標(biāo)

25、文件pro1.o, pro2.o（3）建立名為lib.h的頭文件，該文件包含兩個(gè)函數(shù)pro1、pro2的函數(shù)原型/聲明（4）應(yīng)用歸檔命令ar 建立靜態(tài)鏈接庫文件libfoo.a，命令形式為： ar crv libfoo.a pro1.o pro2.o（5）最后設(shè)計(jì)主程序3-8.c，其中包含頭文件lib.h（6）使用gcc對(duì)3-8.c進(jìn)行編譯，并加入?yún)?shù)-lfoo，即可調(diào)用pro1和pro2函數(shù)47 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 （續(xù)）步驟1：為兩個(gè)函數(shù)分別創(chuàng)建各自的源文件48 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 （續(xù)

26、）步驟2：分別編譯這兩個(gè)函數(shù)，產(chǎn)生需要包含在庫文件中的.o文件步驟3：為庫文件創(chuàng)建一個(gè)頭文件lib.h，該頭文件聲明了庫文件中的函數(shù)；該頭文件將被所有希望使用庫文件的應(yīng)用程序所包含49 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 （續(xù)）步驟4：使用ar程序創(chuàng)建一個(gè)歸檔文件，即庫文件(libfoo.a)，并將.o文件添加進(jìn)去步驟5：創(chuàng)建主程序3-8.c，它包含庫的頭文件，且調(diào)用庫中的一個(gè)函數(shù)50 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 （續(xù)）步驟6：編譯并測試3-8.c注： “-L dir”的作用是在庫文件的搜索路徑列表中添加dir目錄

27、 上述”-L .”指示編譯器在當(dāng)前目錄下查找函數(shù)庫； Linux下的庫文件命名時(shí)須以”lib”開頭 指定鏈接庫文件需要使用”-llibxxx”參數(shù)，其中”lib”可以被省略，即”-lxxx”即可 因此上述”-lfoo”指示編譯器使用名為libfoo.a的靜態(tài)函數(shù)庫，或名為libfoo.so的共享函數(shù)庫（如果它存在）51 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫1. 靜態(tài)庫靜態(tài)庫q 例3.8 （續(xù)）可以使用nm命令查看.o文件、函數(shù)庫（.a或.so）或可執(zhí)行文件中包含的函數(shù)，例如注：創(chuàng)建可執(zhí)行程序3-8時(shí)，程序只包含函數(shù)庫中它實(shí)際需要的函數(shù)；雖然程序的頭文件包含了函數(shù)庫中所有函數(shù)的聲明，但并不會(huì)

28、將整個(gè)函數(shù)庫包含在最終的程序中。52 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫2. 共享庫靜態(tài)庫缺點(diǎn)：當(dāng)使用同一個(gè)函數(shù)庫函數(shù)的多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)存中有同一函數(shù)的多個(gè)拷貝，從而消耗寶貴的內(nèi)存資源以及磁盤空間。共享庫能夠克服這一缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)函數(shù)的動(dòng)態(tài)鏈接；當(dāng)編譯好的程序被裝載到內(nèi)存中執(zhí)行時(shí)，函數(shù)引用被解析并產(chǎn)生對(duì)共享庫的調(diào)用，如果有必要，共享庫才被加載到內(nèi)存中。通過共享庫，系統(tǒng)只保留一份共享庫的拷貝并供多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)使用，該拷貝在磁盤上也僅保存一份。53 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫2. 共享庫（續(xù)）共享庫的另一個(gè)優(yōu)勢在于，共享庫的更新不影響依賴它的應(yīng)用程序的運(yùn)行。例如/usr/l

29、ib/libm.o作為庫文件的修訂版本/usr/lib/libm.so.N 的符號(hào)鏈接，當(dāng)Linux啟動(dòng)應(yīng)用程序時(shí)，會(huì)考慮應(yīng)用程序所需要的函數(shù)庫版本，以防止新版本函數(shù)庫在舊的應(yīng)用程序上不能被使用。共享庫在很多方面類似于Windows中使用的動(dòng)態(tài)鏈接庫，.so庫對(duì)應(yīng)于.DLL文件。在程序運(yùn)行時(shí)加載；而.a庫類似于.LIB文件，包含在可執(zhí)行程序中。54 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫2. 共享庫（續(xù)）55 3.2 編譯C語言程序3.2.4 函數(shù)庫2. 共享庫（續(xù)）p 雖然程序已包含數(shù)學(xué)函數(shù)庫，但是未指定庫文件的路徑、名稱p 因此需要查找函數(shù)所在的庫文件的路徑、名稱56 3.2 編譯C語言

30、程序3.2.4 函數(shù)庫2.共享庫（續(xù)）思考題：57 3.3 make工程文件3.3.1 make命令 C語言的大型軟件中常包含多個(gè)源文件、頭文件，文件之間通常彼此依賴、關(guān)系復(fù)雜。 如果修改了其中的一個(gè)文件，則必須重新編譯所有依賴它的文件。 make工程管理器是一個(gè)“自動(dòng)編譯管理器”，能夠根據(jù)文件的時(shí)間戳自動(dòng)發(fā)現(xiàn)被更新過的文件，從而減少編譯的工作量。 make工程管理器通過讀入makefile或Makefile文件來執(zhí)行大量的編譯工作，大大提高了工作效率。 makefile或Makefile的文件描述了系統(tǒng)中各個(gè)模塊之間的依賴關(guān)系；當(dāng)部分文件改變時(shí)，make工具決定需要重新編譯的文件的最小集合。

31、58 3.3 make工程文件3.3.1 make命令 使用格式：make 選項(xiàng) make工程文件-d 顯示調(diào)試信息-f 文件 將指定文件（而不是默認(rèn)的makefile或Makefile）作為依賴 關(guān)系文件-n 僅顯示但不執(zhí)行makefile或Makefile文件中的編譯命令-s 執(zhí)行但不顯示任何信息59 3.3 make工程文件3.3.2 make規(guī)則 默認(rèn)的程序依賴關(guān)系文件名可以是GNUmakefile、makefile、Makefile makefile所包含的規(guī)則主要描述目標(biāo)文件（target文件，勿與.o文件混淆）由哪些依賴文件（dependency）產(chǎn)生，以及用什么命令來執(zhí)行tar

32、get目標(biāo)文件dependency依賴文件生成target目標(biāo)文件所需的編譯命令Tab鍵空格隔開目標(biāo)文件可以是要執(zhí)行的工作60 3.3 make工程文件3.3.2 make規(guī)則 當(dāng)make命令檢查發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)文件的生成或被改動(dòng)的時(shí)間（文件的時(shí)間戳）至少比它的一個(gè)依賴文件還早的話，則make執(zhí)行相應(yīng)的命令，更新目標(biāo)文件 目標(biāo)文件（target）不一定是最后的可執(zhí)行文件，可以是任何一個(gè)中間文件或依賴文件 makefile文件通常包括：l 需要由make工具創(chuàng)建的目標(biāo)（target），通常是目標(biāo)文件或可執(zhí)行文件l 創(chuàng)建目標(biāo)所依賴的文件l 創(chuàng)建每個(gè)目標(biāo)時(shí)需要運(yùn)行的命令l 其它要執(zhí)行的動(dòng)作（如clean）

33、61 3.3 make工程文件3.3.3 編寫makefile文件例3.10 計(jì)算學(xué)生的總成績、平均成績（由自定義的函數(shù)fun_sum、fun_avg分別完成），并使用make工程管理器進(jìn)行編譯。文件名邏輯關(guān)系3-10-main.c3-10-fun_sum.c3-10-fun_avg.cChengji.h (包含fun_avg和fun_sum的函數(shù)聲明)62 3.3 make工程文件3.3.3 編寫makefile文件例3.10（續(xù)） makefile文件注：當(dāng)3-10-main.c中使用#include “chengji.h”，且chengji.h在當(dāng)前目錄下時(shí)，可直接使用如下命令生成3-10-main.ogcc 3-10-main.c c否則，需要使用gcc 3-10-main.c c I dir （dir為chengji.h所在的目錄） 63 3.3 make工程文件3.3.3 編寫makefile文件例3.10 （續(xù)） 3-10-main.c 源代碼64 3.3 make工程文件3.3.3 編寫makefile文件例3.10 （續(xù)） 3-10-fun_sum.c、3-10-fun_avg.c、chengji.h 源代碼65 3.3 make工程文件指定makefile3-10作為依賴關(guān)系文件，而不是默認(rèn)的makefile或Makefile3.3.3 編寫m