2.3 在Linux下开发C程序_C语言开发从入门到精通-QQ阅读男生玄幻网

书名：C语言开发从入门到精通
作者名：王长青韩海玲
本章字数：3700字
更新时间：2020-06-28 05:30:02

2.3 在Linux下开发C程序

知识点讲解：光盘：视频\PPT讲解（知识点）\第2章\在Linux下开发C程序.mp4

在平常工作中，我们都熟识了Windows系统，程序开发也习惯了在Windows环境下开发程序这一工作模式。但是，在特殊应用领域，例如单片机应用和嵌入式开发，就需要在Linux环境下开发C程序。Linux是一种计算机操作系统，是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，它主要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。这个系统是由世界各地成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的UNIX兼容产品。

当前C语言程序最为常见的应用是嵌入式开发或单片机开发，上述应用几乎都需要基于Linux平台。所以，Linux环境下进行C语言开发十分普及，为此，在本节内容中简要介绍在Linux环境下进行C语言开发的基本知识。

2.3.1 装备GCC

在安装GCC之前，系统中必须要有CC或者GCC等编译器，并且是可用的，或者用环境变量CC指定系统上的编译器。如果系统上没有编译器，不能安装源代码形式的GCC。如果是这种情况，可以在网上找一个与你系统相适应的如RPM等二进制形式的GCC软件包来安装使用。本文介绍的是以源代码形式提供的GCC软件包的安装过程，软件包本身和其安装过程同样适用于其他Linux和UNIX系统。

系统上原来的GCC编译器可能是把gcc等命令文件、库文件、头文件等分别存放到系统中的不同目录下的。与此不同，现在我们将一个版本的GCC安装在一个单独的目录下。这样做的好处是，将来不需要它的时候可以方便地删除整个目录即可（因为GCC没有uninstall功能）；缺点是，在安装完成后要做一些设置工作才能使编译器工作正常。在本文中采用这个方案安装GCC，并且在安装完成后，仍然能够使用原来低版本的GCC编译器，即一个系统上可以同时存在并使用多个版本的GCC编译器。

按照本文提供的步骤和设置选项，即使以前没有安装过GCC，也可以在系统上安装一个可工作的新版本的GCC编译器。下面以GCC 3.4.0版本为例，介绍具体的安装过程。

1．下载

登录GCC网站http://gcc.gnu.org/或者通过网上搜索查找到下载资源。可供下载的文件一般有两种形式：.tar.gz和.tar.bz2，只是压缩格式不一样，内容完全一致，下载其中一种即可。

2．解压缩

根据压缩格式，选择下面相应的一种方式解包（以下的“%”表示命令行提示符）：

        % tar xzvf gcc-3.4.0.tar.gz

或者：

        % bzcat gcc-3.4.0.tar.bz2 | tar xvf -

新生成的gcc-3.4.0目录称为源目录，用${srcdir}表示它。以后在出现${srcdir}的地方，应该用真实的路径来替换它。用pwd命令可以查看当前路径。

在${srcdir}/INSTALL目录下有详细的GCC安装说明，可用浏览器打开index.html阅读。

3．建立目标目录

目标目录（用${objdir}表示）是用来存放编译结果的地方。GCC建议编译后的文件不要放在源目录${srcdir]中（虽然这样做也可以），最好单独存放在另外一个目录中，而且不能是${srcdir}的子目录。

例如，可以这样建立一个叫gcc-build的目标目录（与源目录${srcdir}是同级目录）：

        % mkdir gcc-build
        % cd gcc-build

以下的操作主要是在目标目录 ${objdir} 下进行。

4．配置

配置的目的是决定将GCC编译器安装到什么地方（${destdir}），支持什么语言以及指定其他一些选项等。其中，${destdir}不能与${objdir}或${srcdir}目录相同。配置是通过执行${srcdir}下的configure来完成的。其命令格式为（记得用你的真实路径替换${destdir}）：

        % ${srcdir}/configure --prefix=${destdir} [其他选项]

例如，如果想将GCC 3.4.0安装到/usr/local/gcc-3.4.0目录下，则${destdir}就表示这个路径。

在笔者的机器上是这样配置的：

        % ../gcc-3.4.0/configure --prefix=/usr/local/gcc-3.4.0--enable-threads=posix --disable-checking --enable--long-long
    --host=i386-redhat-linux --with-system-zlib --enable-languages=c, c++, java

将GCC安装在/usr/local/gcc-3.4.0目录下，支持C/C++和Java语言，其他选项参见GCC提供的帮助说明。

5．编译

使用% make命令。

6．安装

执行下面的命令将编译好的库文件等复制到${destdir}目录中（根据你设定的路径，可能需要管理员的权限）：

        % make install

至此，GCC 3.4.0安装过程就完成了。

7．其他设置

GCC 3.4.0的所有文件，包括命令文件（如gcc、g++）、库文件等都在${destdir}目录下分别存放，如命令文件放在bin目录下、库文件在lib下、头文件在include下等。由于命令文件和库文件所在的目录还没有包含在相应的搜索路径内，所以，必须要进行适当的设置之后编译器才能顺利地找到并使用它们。

❑ GCC、g++、gcj的设置

要想使用GCC 3.4.0的GCC等命令，简单的方法就是把它的路径${destdir}/bin放在环境变量PATH中。我不用这种方式，而是用符号连接的方式实现，这样做的好处是，我仍然可以使用系统上原来的旧版本的GCC编译器。

首先，查看原来的GCC所在的路径：

        % which gcc

假设上述命令显示：/usr/bin/gcc。因此，原来的GCC命令在/usr/bin目录下。我们可以把GCC 3.4.0中的GCC、g++、gcj等命令在/usr/bin目录下分别做一个符号连接：

        % cd /usr/bin
        % ln -s ${destdir}/bin/gcc gcc34
        % ln -s ${destdir}/bin/g++ g++34
        % ln -s ${destdir}/bin/gcj gcj34

这样，就可以分别使用gcc34、g++34、gcj34来调用GCC 3.4.0的gcc、g++、gcj完成对C、C++、Java程序的编译了。同时，仍然能够使用旧版本的GCC编译器中的gcc、g++等命令。

❑ 库路径的设置。

将${destdir}/lib路径添加到环境变量LD_LIBRARY_PATH中，最好添加到系统的配置文件中，这样就不必要每次都设置这个环境变量了。例如，如果GCC 3.4.0安装在/usr/local/gcc-3.4.0目录下，在RH Linux下可以直接在命令行上执行或者在文件/etc/profile中添加下面一句：

        setenv LD_LIBRARY_PATH /usr/local/gcc-3.4.0/lib:$LD_LIBRARY_PATH

8．测试

用新的编译命令（gcc34、g++34等）编译你以前的C、C++程序，检验新安装的GCC编译器是否能正常工作。

注意：根据需要，可以删除或者保留${srcdir}和${objdir}目录。

2.3.2 GCC基本使用介绍

Linux系统下的GCC（GNU C Compiler）是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，是GNU的代表作品之一。GCC是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%～30%。

1．约定规则

GCC编译器能将C、C++语言源程序、程式化程序和目标程序编译并连接成可执行文件，如果没有给出可执行文件的名字，GCC将生成一个名为a.out的文件。在Linux系统中，可执行文件没有统一的后缀，系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。而GCC则通过后缀来区别输入文件的类别，下面我们来介绍GCC所遵循的部分约定规则。

❑ .c为后缀的文件：C语言源代码文件。

❑ .a为后缀的文件：是由目标文件构成的档案库文件。

❑ .C、.cc或．cxx为后缀的文件：是C++源代码文件。

❑ .h为后缀的文件：是程序所包含的头文件。

❑ .i为后缀的文件：是已经预处理过的C源代码文件。

❑ .ii为后缀的文件：是已经预处理过的C++源代码文件。

❑ .m为后缀的文件：是Objective-C源代码文件。

❑ .o为后缀的文件：是编译后的目标文件。

❑ .s为后缀的文件：是汇编语言源代码文件。

❑ .S为后缀的文件：是经过预编译的汇编语言源代码文件。

2．GCC的执行过程

虽然我们称GCC是C语言的编译器，但使用GCC由C语言源代码文件生成可执行文件的过程不仅仅是编译的过程，而是要经历4个相互关联的步骤：预处理（也称预编译，Preprocessing）、编译（Compilation）、汇编（Assembly）和连接（Linking）。

命令GCC首先调用cpp进行预处理，在预处理过程中，对源代码文件中的文件包含（include）、预编译语句（如宏定义define等）进行分析。接着调用cc1进行编译，这个阶段根据输入文件生成以．o为后缀的目标文件。汇编过程是针对汇编语言的步骤，调用as进行工作，一般来讲，.S为后缀的汇编语言源代码文件和汇编、.s为后缀的汇编语言文件经过预编译和汇编之后都生成以．o为后缀的目标文件。当所有的目标文件都生成之后，GCC就调用ld来完成最后的关键性工作，这个阶段就是连接。在连接阶段，所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当位置，同时，该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中连到合适的地方。

3．GCC的基本用法和选项

在使用GCC编译器时，我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。GCC编译器的调用参数大约有100多个，其中多数参数我们可能根本就用不到，这里只介绍其中最基本、最常用的参数。

GCC最基本的用法如下：

          gcc [options] [filenames]

其中options就是编译器所需要的参数，filenames给出相关的文件名称。其中[options]的值可以为如下所示的值。

❑ -c：只编译，不连接成为可执行文件，编译器只是由输入的．c等源代码文件生成．o为后缀的目标文件，通常用于编译不包含主程序的子程序文件。

❑ -o output_filename：确定输出文件的名称为output_filename，同时这个名称不能和源文件同名。如果不给出这个选项，GCC就给出预设的可执行文件a.out。

❑ -g：产生符号调试工具（GNU的gdb）所必要的符号信息，要想对源代码进行调试，我们就必须加入这个选项。

❑ -O：对程序进行优化编译、连接，采用这个选项，整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理，这样产生的可执行文件的执行效率可以提高，但是，编译、连接的速度就相应地要慢一些。

❑ -O2：比-O更好的优化编译、连接，当然整个编译、连接过程会更慢。

❑ -Idirname：将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中，是在预编译过程中使用的参数。C程序中的头文件包含两种情况：

A:#include；

B:#include“myinc.h”。

其中，A类使用尖括号（< >）, B类使用双引号（“ ”）。对于A类，预处理程序cpp在系统预设包含文件目录（如/usr/include）中搜寻相应的文件，而对于B类，cpp在当前目录中搜寻头文件，这个选项的作用是告诉cpp，如果在当前目录中没有找到需要的文件，就到指定的dirname目录中去寻找。在程序设计中，如果我们需要的这种包含文件分别分布在不同的目录中，就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。

❑ -Ldirname：将dirname所指出的目录加入到程序函数档案库文件的目录列表中，是在连接过程中使用的参数。在预设状态下，连接程序ld在系统的预设路径中（如/usr/lib）寻找所需要的档案库文件，这个选项告诉连接程序，首先到-L指定的目录中去寻找，然后到系统预设路径中寻找，如果函数库存放在多个目录下，就需要依次使用这个选项，给出相应的存放目录。

❑ -lname：在连接时，装载名字为“libname.a”的函数库，该函数库位于系统预设的目录或者由-L选项确定的目录下。例如，-lm表示连接名为“libm.a”的数学函数库。

注意：因为本书的重点不是Linux，所以对此知识点到为止。