【Ubuntu】gcc与Makefile操作

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💖 系列专栏：虚拟机
🌠 首发时间：2022年9月10日
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阅读指南

什么是gcc？

• Linux 环境下编译 C 语言程序的工具

在命令终端输入：

gcc -v

可以查询当前系统安装的 gcc 版本

如果我们有 hello.c 的 C 语言源代码，那么编译的命令是：

gcc -o hello hello.c

gcc处理源代码的流程

1. 预处理阶段：对 .c 文件的包含、预处理等语句的处理，并生成名为 test.i 的中间文件
2. 编译阶段：以 test.i 为输入，编译生成汇编语言文件 test.s
3. 汇编阶段：以 test.s 为输入，生成目标文件 test.o
4. 链接阶段：将使用到库函数链接到可执行程序中的正确位置，形成二进制代码文件

gcc常用的参数选项

• -c：仅生成拓展名为 .o 的目标文件，不链接生成可执行文件
• -o 文件名：指定 gcc 可执行文件名，系统默认生成的可执行文件名为 a.out
• -g：编译时加入调试信息，使得后期方便对程序进行调试，主要是为支持 gdb 的调试

Ubuntu下的C程序

那么在 ubuntu 中我们怎么来创建和编辑 C 语言程序呢？

很简单

1. 使用 Ctrl + Alt + t 打开终端
2. 使用 mkdir 文件夹名 来创建文件夹
3. 使用 touch mytest.cpp 创建 C 文件
4. 创建完 C 文件后，我们需要进行编写文件。ubuntu 中提供了一个程序编辑软件 gedit，我们借助命令 gedit mytest.cpp 就会弹出编辑对话框，如何就可以在其中进行编辑，当然你也可以选择找到 mytest.cpp 后双击打开
5. 编辑完记得保存文件
6. 在命令行中输入 gcc mytest.cpp 编译文件，若没有出错则编译成功
7. 编译成功后会生成一个可执行文件 a.out，在命令行中输入 ./a.out 运行程序

mytest.cpp

操作如图：

编译后可以发现多了一个 a.out 文件

刚才的编译是没有带参数的，下面我们试试看使用带参数的编译

gdb的简单使用

什么是 gdb ?

• gdb 是 gnu 开源组织发布的、用来调试 C 程序的调试工具

怎么使用？

• gdb 程序名

常用的 gdb 功能如下

• list 命令：显示程序源代码
• break 行号：给程序对应的行号打断点
• break 函数名：给函数的入口设置断点
• info break：查看全部断点信息
• delete 断点号：删除对应编号的断点
• run：开始运行程序，直到遇到断点
• continue（缩写为 c）：程序继续执行
• next（缩写为 n）：执行下一语句
• quit：退出调试

直接采用gcc编译文件的问题

当一个应用程序涉及到的 C 语言源代码文件达到成百上千后，直接采用 gcc 编译会出现以下问题：

• 手动去敲每个编译命令不现实
• 当修改某个文件时，要避免对所有的文件进行编译链接，只对依赖该文件的部分进行重新编译链接，节省时间

Makefile

什么是Makefile?

• 自动化编译 C 语言程序的脚本工具

为什么需要 Makefile 呢？

• 为了解决 gcc 编译的不足

如何使用 Makefile？

• 根据应用程序的文件数量，依赖关系等书写 Makefile 编译脚本
• 包含 Makefile 编译脚本的目录下，敲击 make 命令

创建两个文件：cal.c 和 add.c

对应的 Makefile：

cal: cal.o add.o
    gcc -o cal cal.o add.o
cal.o: cal.c 
    gcc -c cal.c
add.o: add.c 
    gcc -c add.c

冒号左边的文件依赖于右边的文件

在 cal.c 和 add.c 文件的同目录下创建一个名为 Makefile 的文本文件：

Makefile 的自动推导功能

make 命令可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，make 会自动识别并自己推导命令。只要 make 查到某个 .o 文件，它就会自动把相关的 .c 加到依赖文件中

Makefile 常用的符号

• **$@**：表示当前目标文件的名字
• $^：表示用空格隔开的所有依赖文件
• **$<**：表示第一个依赖文件
• **$+**：与 $^ 类似，只是没有排除重复的条件
• **$***：目标的主文件名，不包含拓展名

简化的 Makefile 如下：

cal: cal.o add.o
    gcc -o $@ $^
cal.o: cal.c 
    gcc -c $<
add.o: add.c 
    gcc -c $<

多层次目录结构的Makefile

之前的案例：cal.c、add.c 源代码与 Makefile 在同一个目录

现在：cal.c 和 add.c 位于 src 目录，而 Makefile 位于 src 的父级目录

要求：编译 cal.c 和 add.c 文件，并将可执行文件放置于父级目录

环境需要自己准备，记得将 Makefile 改成这样：

编译运行过程：

清理掉不需要的文件：