Linux下C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)知識(shí)

這篇文章介紹在LINUX下進(jìn)行C語(yǔ)言編程所需要的基礎(chǔ)知識(shí)。在這篇文章當(dāng)中，我們將會(huì)學(xué)到以下內(nèi)容：
-源程序編譯
-Makefile的編寫(xiě)
-程序庫(kù)的鏈接
-程序的調(diào)試
-頭文件和系統(tǒng)求助

本文引用地址：http://2s4d.com/article/241179.htm

1.源程序的編譯

在Linux下面，如果要編譯一個(gè)C語(yǔ)言源程序，我們要使用GNU的gcc編譯器。 下面我們以一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何使用gcc編譯器。
假設(shè)我們有下面一個(gè)非常簡(jiǎn)單的源程序(hello.c)：
int main(int argc，char **argv)
{
printf("Hello Linuxn")；
}
要編譯這個(gè)程序，我們只要在命令行下執(zhí)行：
gcc -o hello hello.c
gcc 編譯器就會(huì)為我們生成一個(gè)hello的可執(zhí)行文件。執(zhí)行./hello就可以看到程序的輸出結(jié)果了。命令行中 gcc表示我們是用gcc來(lái)編譯我們的源程序，-o 選項(xiàng)表示我們要求編譯器給我們輸出的可執(zhí)行文件名為hello 而hello.c是我們的源程序文件。
gcc編譯器有許多選項(xiàng)，一般來(lái)說(shuō)我們只要知道其中的幾個(gè)就夠了。 -o選項(xiàng)我們已經(jīng)知道了，表示我們要求輸出的可執(zhí)行文件名。 -c選項(xiàng)表示我們只要求編譯器輸出目標(biāo)代碼，而不必要輸出可執(zhí)行文件。 -g選項(xiàng)表示我們要求編譯器在編譯的時(shí)候提供我們以后對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試的信息。
知道了這三個(gè)選項(xiàng)，我們就可以編譯我們自己所寫(xiě)的簡(jiǎn)單的源程序了，如果你想要知道更多的選項(xiàng)，可以查看gcc的幫助文檔，那里有著許多對(duì)其它選項(xiàng)的詳細(xì)說(shuō)明。

2.Makefile的編寫(xiě)

假設(shè)我們有下面這樣的一個(gè)程序，源代碼如下：
/* main.c */
#include "mytool1.h"
#include "mytool2.h"
int main(int argc，char **argv)
{
mytool1_print("hello")；
mytool2_print("hello")；
}
/* mytool1.h */
#ifndef _MYTOOL_1_H
#define _MYTOOL_1_H
void mytool1_print(char *print_str)；
#endif
/* mytool1.c */
#include "mytool1.h"
void mytool1_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool1 print %sn"，print_str)；
}
/* mytool2.h */
#ifndef _MYTOOL_2_H
#define _MYTOOL_2_H
void mytool2_print(char *print_str)；
#endif
/* mytool2.c */
#include "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %sn"，print_str)；
}
當(dāng)然由于這個(gè)程序是很短的我們可以這樣來(lái)編譯
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
這樣的話我們也可以產(chǎn)生main程序，而且也不時(shí)很麻煩。但是如果我們考慮一下如果有一天我們修改了其中的一個(gè)文件(比如說(shuō)mytool1.c)那么我們難道還要重新輸入上面的命令?也許你會(huì)說(shuō)，這個(gè)很容易解決啊，我寫(xiě)一個(gè)SHELL腳本，讓她幫我去完成不就可以了。是的對(duì)于這個(gè)程序來(lái)說(shuō)，是可以起到作用的。但是當(dāng)我們把事情想的更復(fù)雜一點(diǎn)，如果我們的程序有幾百個(gè)源程序的時(shí)候，難道也要編譯器重新一個(gè)一個(gè)的去編譯?
為此，聰明的程序員們想出了一個(gè)很好的工具來(lái)做這件事情，這就是make。我們只要執(zhí)行以下make，就可以把上面的問(wèn)題解決掉。在我們執(zhí)行make之前，我們要先編寫(xiě)一個(gè)非常重要的文件。--Makefile。對(duì)于上面的那個(gè)程序來(lái)說(shuō)，可能的一個(gè)Makefile的文件是：

# 這是上面那個(gè)程序的Makefile文件
main：main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
main.o：main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c main.c
mytool1.o：mytool1.c mytool1.h
gcc -c mytool1.c
mytool2.o：mytool2.c mytool2.h
gcc -c mytool2.c
有了這個(gè)Makefile文件，不過(guò)我們什么時(shí)候修改了源程序當(dāng)中的什么文件，我們只要執(zhí)行make命令，我們的編譯器都只會(huì)去編譯和我們修改的文件有關(guān)的文件，其它的文件她連理都不想去理的。
下面我們學(xué)習(xí)Makefile是如何編寫(xiě)的。
在Makefile中也#開(kāi)始的行都是注釋行.Makefile中最重要的是描述文件的依賴(lài)關(guān)系的說(shuō)明。一般的格式是：
target：components
TAB rule
第一行表示的是依賴(lài)關(guān)系。第二行是規(guī)則。
比如說(shuō)我們上面的那個(gè)Makefile文件的第二行
main：main.o mytool1.o mytool2.o
表示我們的目標(biāo)(target)main的依賴(lài)對(duì)象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o 當(dāng)倚賴(lài)的對(duì)象在目標(biāo)修改后修改的話，就要去執(zhí)行規(guī)則一行所指定的命令。就象我們的上面那個(gè)Makefile第三行所說(shuō)的一樣要執(zhí)行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o 注意規(guī)則一行中的TAB表示那里是一個(gè)TAB鍵
Makefile有三個(gè)非常有用的變量。分別是$@，$^，$代表的意義分別是：
$@--目標(biāo)文件，$^--所有的依賴(lài)文件，$--第一個(gè)依賴(lài)文件。
如果我們使用上面三個(gè)變量，那么我們可以簡(jiǎn)化我們的Makefile文件為：
# 這是簡(jiǎn)化后的Makefile
main：main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
main.o：main.c mytool1.h mytool2.h
gcc -c $
mytool1.o：mytool1.c mytool1.h
gcc -c $
mytool2.o：mytool2.c mytool2.h
gcc -c $
經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后我們的Makefile是簡(jiǎn)單了一點(diǎn)，不過(guò)人們有時(shí)候還想簡(jiǎn)單一點(diǎn)。這里我們學(xué)習(xí)一個(gè)Makefile的缺省規(guī)則
.c.o：
gcc -c $
這個(gè)規(guī)則表示所有的 .o文件都是依賴(lài)與相應(yīng)的.c文件的。例如mytool.o依賴(lài)于mytool.c這樣Makefile還可以變?yōu)椋?
# 這是再一次簡(jiǎn)化后的Makefile
main：main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
.c.o：
gcc -c $
好了，我們的Makefile 也差不多了，如果想知道更多的關(guān)于Makefile規(guī)則可以查看相應(yīng)的文檔。

3.程序庫(kù)的鏈接

試著編譯下面這個(gè)程序
/* temp.c */
#include
int main(int argc，char **argv)
{
double value；
printf("Value：%fn"，value)；
}
這個(gè)程序相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)我們用 gcc -o temp temp.c 編譯時(shí)會(huì)出現(xiàn)下面所示的錯(cuò)誤。
/tmp/cc33Kydu.o： In function `main’：
/tmp/cc33Kydu.o(.text 0xe)： undefined reference to `log’
collect2： ld returned 1 exit status
出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤是因?yàn)榫幾g器找不到log的具體實(shí)現(xiàn)。雖然我們包括了正確的頭文件，但是我們?cè)诰幾g的時(shí)候還是要連接確定的庫(kù)。在Linux下，為了使用數(shù)學(xué)函數(shù)，我們必須和數(shù)學(xué)庫(kù)連接，為此我們要加入 -lm 選項(xiàng)。 gcc -o temp temp.c -lm這樣才能夠正確的編譯。也許有人要問(wèn)，前面我們用printf函數(shù)的時(shí)候怎么沒(méi)有連接庫(kù)呢?是這樣的，對(duì)于一些常用的函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，gcc編譯器會(huì)自動(dòng)去連接一些常用庫(kù)，這樣我們就沒(méi)有必要自己去指定了。有時(shí)候我們?cè)诰幾g程序的時(shí)候還要指定庫(kù)的路徑，這個(gè)時(shí)候我們要用到編譯器的 -L選項(xiàng)指定路徑。比如說(shuō)我們有一個(gè)庫(kù)在 /home/hoyt/mylib下，這樣我們編譯的時(shí)候還要加上 -L/home/hoyt/mylib。對(duì)于一些標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)來(lái)說(shuō)，我們沒(méi)有必要指出路徑。只要它們?cè)谄鹑笔?kù)的路徑下就可以了。系統(tǒng)的缺省庫(kù)的路徑/lib /usr/lib /usr/local/lib 在這三個(gè)路徑下面的庫(kù)，我們可以不指定路徑。

還有一個(gè)問(wèn)題，有時(shí)候我們使用了某個(gè)函數(shù)，但是我們不知道庫(kù)的名字，這個(gè)時(shí)候怎么辦呢?很抱歉，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題我也不知道答案，我只有一個(gè)傻辦法。首先，我到標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)路徑下面去找看看有沒(méi)有和我用的函數(shù)相關(guān)的庫(kù)，我就這樣找到了線程(thread)函數(shù)的庫(kù)文件(libpthread.a)。 當(dāng)然，如果找不到，只有一個(gè)笨方法。比如我要找sin這個(gè)函數(shù)所在的庫(kù)。 就只好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>~/sin 命令，然后看~/sin文件，到那里面去找了。在sin文件當(dāng)中，我會(huì)找到這樣的一行l(wèi)ibm-2.1.2.so：00009fa0 W sin 這樣我就知道了sin在 libm-2.1.2.so庫(kù)里面，我用 -lm選項(xiàng)就可以了(去掉前面的lib和后面的版本標(biāo)志，就剩下m了所以是 -lm)。 如果你知道怎么找，請(qǐng)趕快告訴我，我回非常感激的。謝謝!

4.程序的調(diào)試

5.頭文件和系統(tǒng)求助

有時(shí)候我們只知道一個(gè)函數(shù)的大概形式，不記得確切的表達(dá)式，或者是不記得著函數(shù)在那個(gè)頭文件進(jìn)行了說(shuō)明。這個(gè)時(shí)候我們可以求助系統(tǒng)。
比如說(shuō)我們想知道fread這個(gè)函數(shù)的確切形式，我們只要執(zhí)行 man fread 系統(tǒng)就會(huì)輸出著函數(shù)的詳細(xì)解釋的。和這個(gè)函數(shù)所在的頭文件說(shuō)明了。 如果我們要write這個(gè)函數(shù)的說(shuō)明，當(dāng)我們執(zhí)行man write時(shí)，輸出的結(jié)果卻不是我們所需要的。 因?yàn)槲覀円氖莣rite這個(gè)函數(shù)的說(shuō)明，可是出來(lái)的卻是write這個(gè)命令的說(shuō)明。為了得到write的函數(shù)說(shuō)明我們要用 man 2 write. 2表示我們用的write這個(gè)函數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，還有一個(gè)我們常用的是3表示函數(shù)是C的庫(kù)函數(shù)。
記住不管什么時(shí)候，man都是我們的最好助手。
好了，這一章就講這么多了，有了這些知識(shí)我們就可以進(jìn)入激動(dòng)人心的Linux下的C程序探險(xiǎn)活動(dòng)。

我們編寫(xiě)的程序不太可能一次性就會(huì)成功的，在我們的程序當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)許許多多我們想不到的錯(cuò)誤，這個(gè)時(shí)候我們就要對(duì)我們的程序進(jìn)行調(diào)試了。

最常用的調(diào)試軟件是gdb.如果你想在圖形界面下調(diào)試程序，那么你現(xiàn)在可以選擇xxgdb.記得要在編譯的時(shí)候加入 -g選項(xiàng).關(guān)于gdb的使用可以看gdb的幫助文件。由于我沒(méi)有用過(guò)這個(gè)軟件，所以我也不能夠說(shuō)出如何使用。不過(guò)我不喜歡用gdb.跟蹤一個(gè)程序是很煩的事情，我一般用在程序當(dāng)中輸出中間變量的值來(lái)調(diào)試程序的。當(dāng)然你可以選擇自己的辦法，沒(méi)有必要去學(xué)別人的。現(xiàn)在有了許多IDE環(huán)境，里面已經(jīng)自己帶了調(diào)試器了。你可以選擇幾個(gè)試一試找出自己喜歡的一個(gè)用。

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