Linux下C語言編程基礎(chǔ)知識

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

1.源程序的編譯

在Linux下面，如果要編譯一個C語言源程序，我們要使用GNU的gcc編譯器。 下面我們以一個實例來說明如何使用gcc編譯器。
假設(shè)我們有下面一個非常簡單的源程序(hello.c)：
int main(int argc，char **argv)
{
printf("Hello Linuxn")；
}
要編譯這個程序，我們只要在命令行下執(zhí)行：
gcc -o hello hello.c
gcc 編譯器就會為我們生成一個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來編譯我們的源程序，-o 選項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，一般來說我們只要知道其中的幾個就夠了。 -o選項我們已經(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選項表示我們要求編譯器在編譯的時候提供我們以后對程序進(jìn)行調(diào)試的信息。
知道了這三個選項，我們就可以編譯我們自己所寫的簡單的源程序了，如果你想要知道更多的選項，可以查看gcc的幫助文檔，那里有著許多對其它選項的詳細(xì)說明。

2.Makefile的編寫

假設(shè)我們有下面這樣的一個程序，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)然由于這個程序是很短的我們可以這樣來編譯
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文件(比如說mytool1.c)那么我們難道還要重新輸入上面的命令?也許你會說，這個很容易解決啊，我寫一個SHELL腳本，讓她幫我去完成不就可以了。是的對于這個程序來說，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，如果我們的程序有幾百個源程序的時候，難道也要編譯器重新一個一個的去編譯?
為此，聰明的程序員們想出了一個很好的工具來做這件事情，這就是make。我們只要執(zhí)行以下make，就可以把上面的問題解決掉。在我們執(zhí)行make之前，我們要先編寫一個非常重要的文件。--Makefile。對于上面的那個程序來說，可能的一個Makefile的文件是：

# 這是上面那個程序的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Makefile文件，不過我們什么時候修改了源程序當(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是如何編寫的。
在Makefile中也#開始的行都是注釋行.Makefile中最重要的是描述文件的依賴關(guān)系的說明。一般的格式是：
target：components
TAB rule
第一行表示的是依賴關(guān)系。第二行是規(guī)則。
比如說我們上面的那個Makefile文件的第二行
main：main.o mytool1.o mytool2.o
表示我們的目標(biāo)(target)main的依賴對象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o 當(dāng)倚賴的對象在目標(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Makefile第三行所說的一樣要執(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TAB鍵
Makefile有三個非常有用的變量。分別是$@，$^，$代表的意義分別是：
$@--目標(biāo)文件，$^--所有的依賴文件，$--第一個依賴文件。
如果我們使用上面三個變量，那么我們可以簡化我們的Makefile文件為：
# 這是簡化后的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)過簡化后我們的Makefile是簡單了一點，不過人們有時候還想簡單一點。這里我們學(xué)習(xí)一個Makefile的缺省規(guī)則
.c.o：
gcc -c $
這個規(guī)則表示所有的 .o文件都是依賴與相應(yīng)的.c文件的。例如mytool.o依賴于mytool.c這樣Makefile還可以變?yōu)椋?
# 這是再一次簡化后的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.程序庫的鏈接

試著編譯下面這個程序
/* temp.c */
#include
int main(int argc，char **argv)
{
double value；
printf("Value：%fn"，value)；
}
這個程序相當(dāng)簡單，但是當(dāng)我們用 gcc -o temp temp.c 編譯時會出現(xiàn)下面所示的錯誤。
/tmp/cc33Kydu.o： In function `main’：
/tmp/cc33Kydu.o(.text 0xe)： undefined reference to `log’
collect2： ld returned 1 exit status
出現(xiàn)這個錯誤是因為編譯器找不到log的具體實現(xiàn)。雖然我們包括了正確的頭文件，但是我們在編譯的時候還是要連接確定的庫。在Linux下，為了使用數(shù)學(xué)函數(shù)，我們必須和數(shù)學(xué)庫連接，為此我們要加入 -lm 選項。 gcc -o temp temp.c -lm這樣才能夠正確的編譯。也許有人要問，前面我們用printf函數(shù)的時候怎么沒有連接庫呢?是這樣的，對于一些常用的函數(shù)的實現(xiàn)，gcc編譯器會自動去連接一些常用庫，這樣我們就沒有必要自己去指定了。有時候我們在編譯程序的時候還要指定庫的路徑，這個時候我們要用到編譯器的 -L選項指定路徑。比如說我們有一個庫在 /home/hoyt/mylib下，這樣我們編譯的時候還要加上 -L/home/hoyt/mylib。對于一些標(biāo)準(zhǔn)庫來說，我們沒有必要指出路徑。只要它們在起缺省庫的路徑下就可以了。系統(tǒng)的缺省庫的路徑/lib /usr/lib /usr/local/lib 在這三個路徑下面的庫，我們可以不指定路徑。

還有一個問題，有時候我們使用了某個函數(shù)，但是我們不知道庫的名字，這個時候怎么辦呢?很抱歉，對于這個問題我也不知道答案，我只有一個傻辦法。首先，我到標(biāo)準(zhǔn)庫路徑下面去找看看有沒有和我用的函數(shù)相關(guān)的庫，我就這樣找到了線程(thread)函數(shù)的庫文件(libpthread.a)。 當(dāng)然，如果找不到，只有一個笨方法。比如我要找sin這個函數(shù)所在的庫。 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庫里面，我用 -lm選項就可以了(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，請趕快告訴我，我回非常感激的。謝謝!

4.程序的調(diào)試

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.記得要在編譯的時候加入 -g選項.關(guān)于gdb的使用可以看gdb的幫助文件。由于我沒有用過這個軟件，所以我也不能夠說出如何使用。不過我不喜歡用gdb.跟蹤一個程序是很煩的事情，我一般用在程序當(dāng)中輸出中間變量的值來調(diào)試程序的。當(dāng)然你可以選擇自己的辦法，沒有必要去學(xué)別人的?，F(xiàn)在有了許多IDE環(huán)境，里面已經(jīng)自己帶了調(diào)試器了。你可以選擇幾個試一試找出自己喜歡的一個用。

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