gcc编译器和库的概念
GCC编译器
gcc的编译流程：预处理、编译、汇编、链接
预处理阶段
将源代码预处理生成预处理文件（*.i），此阶段主要工作是处理源代码中的预处理指令，将头文件内容插入程序中，包括宏替换、条件编译等。
1 | gcc -E xxx.c -o xxx.i |
编译阶段
将预处理文件进行编译生成汇编文件（*.s），此阶段为核心阶段，主要工作为将源代码转化为汇编语言，这一过程会对源代码进行词法和语法分析，若存在语法错误会报错并停止编译。
1 | gcc -S xxx.i -o xxx.s |
汇编阶段
将汇编文件进行汇编处理生成目标文件（*.o），此阶段是将汇编语言转换为机器语言，并生成目标文件，其包括程序的可执行代码和程序运行所需的符号表、调试信息。
1 | gcc -c xxx.s -o xxx.o |
链接阶段
将目标文件进行链接生成可执行文件，此过程是将多个目标文件和相应的库文件进行链接生成可执行文件。
1 | gcc xxx.o -o xxx |
gcc常用选项
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -c | 只编译，不链接生成可执行文件 |
| -o | 自定义输出文件名称，不能与源文件同名 |
| -g | 产生符号调试工具 |
| -O | 对程序进行优化编译，但其相应的编译链接速度慢些 |
| -O2 | 比-O更好的优化编译，但整个过程速度会相对更慢 |
| -I dirname | 将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中（预编译过程） |
| -L dirname | 将dirname所指出的目录加入到程序函数档案文件和库文件的列表中（链接过程） |
条件编译
条件编译的作用：能让编译器在预处理阶段，选择性地将部分代码送到编译器进行编译，这样能按照条件省略部分无用代码，提高程序的可移植性和灵活性。使程序员能够更方便地根据不同需求和条件对代码进行选择性使用。
| 指令 | 说明 |
|---|---|
| #if | 判断是否满足条件，满足时执行这部分代码 |
| #elif | 如果#if条件不满足，则执行这部分的代码 |
| #else | 如果#if和#elif都不满足，则执行这部分代码 |
| #ifdef | 判断是否定义了宏，如果是则执行该部分代码 |
| #ifndef | 判断是否没有定义宏，若没有则执行该部分代码 |
| #endif | 条件编译的结束语句 |
在使用条件编译判断宏是否定义时，编译时使用-D参数可添加宏定义
1 | gcc xxx.c -D _DEBUG_ |
makefile文件
make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具
makefile的作用是：用于管理和组织项目的编译过程，可以通过定义一系列的规则来指定源代码之间的依赖关系，它是一种自动化构建工具，可以帮助程序员进行自动化编译、链接和打包程序，能提高编译效率。
基本语法：
1 | target: prerequisites ... |
自定义变量：x=a，变量声明时需要给初值，取值时使用：$(x)或${x}
makefile变量的赋值
| 符号 | 作用 |
|---|---|
| = | 基本赋值 |
| ?= | 当变量已经定义赋值过了，则不执行赋值 |
| := | 覆盖式赋值 |
| += | 追加赋值 |
makefile自动变量
| 符号 | 作用 |
|---|---|
| $* | 不包含扩展名的目标文件名称 |
| $+ | 所有的依赖文件，以空格分开，出现先后为序，可包含重复依赖文件 |
| $< | 第一个依赖文件的名称 |
| $? | 所有时间戳比目标文件晚的依赖文件 |
| $@ | 目标文件的完整名称 |
| $^ | 所有不重复的目标依赖文件 |
| $% | 如果目标是归档成员，则该变量表示目标的归档 |
隐含变量
| 名称 | 含义 |
|---|---|
| AR | 库文件维护程序的名称，默认值为ar |
| AS | 汇编程序的名称，默认值为as |
| CC | C编译器的名称，默认值为gcc |
| CPP | C预编译器的名称，默认值2为$(CC) -E |
| CXX | C++编译器的名称，默认值为g++ |
| FC | FORTRAN编译器的名称，默认值为f77 |
| RM | 文件删除程序的名称，默认值为rm -f |
Makefile的条件判断
| 语句 | 说明 |
|---|---|
| ifeq | 判断是否相等 |
| ifneq | 判断是否不相等 |
| ifdef | 判断是否定义过 |
| ifndef | 判断是否未定义过 |
| endif | 以上语句的配套语句 |
Makefile函数
基本语法：
1 | $(<function> <arguments>) |
$(wildcard PATTERN)
功能：列出当前目录下所有符合”PATTERN”格式的文件名，其可使用shell可识别的通配符
返回：空格分隔，存在当前目录下符合的文件名
$(patsubst [pattern], [replacement], [text])
名称：模式字符串替换函数。
功能：查找[text]中的单词，以[replacement]的词进行替换。
1 | $(patsubst %.c, %.o, x.c.c bar.c) |
$(shell [命令])
功能：在makefile文件中，执行shell命令
返回：返回命令执行的结果
$(call 自定义函数)
功能：call命令可以执行自定义的函数
1 | define Myfunc |
make的使用
常用的参数如下：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| -C | dir读入指定目录的Makefile |
| -f | file读入当前目录下的file文件作为Makefile |
| -i | 忽略所有命令执行错误 |
| -n | 只打印要执行的命令，但不执行这些命令 |
| -s | 执行命令时不显示命令 |
| -w | 如果make在执行过程中改变目录，打印当前目录名 |
库的概念
库是一个二进制文件，包含的代码可以被程序调用，是编译好的，可复用的代码，Windows和Linux下的库文件格式不兼容，Linux下包含静态库和共享库。
静态库特点
编译（链接）时把静态库相关的代码复制到可执行文件中，程序已包含静态库，运行时不需要静态库
程序运行时无需加载库，运行速度快，但占用更多的磁盘和内存空间，静态库升级后，程序需要重新编译链接
创建静态库文件 xxx
1 | gcc -c xxx.c |
ar命令的参数
- c：禁止在创建库时产生的正常消息
- r：如果指定的文件已经存在于库中，则替换它
- s：强制重新生成库符号表
- v：将建立新库中的详细的逐个文件的描述写至标准输出
- q：将指定文件添加到库的末尾
- t：将库的目录写至标准输出
注意：静态库名字要以lib开头，后缀名为 .a，没有main函数的.c文件无法生成可执行文件
链接静态库
1 | gcc -o test main.c -L. -lxxx |
动态库特点
编译（链接）时仅仅记录用到哪个共享库中的哪个符号，不复制共享库中的相关代码，程序占用空间小，且多个程序可使用同一个共享库，程序运行时需要加载库文件，库的升级比较方便、无需重新编译程序，使用广泛
创建动态库
1 | gcc -c -fPIC xxx.c xxxx.c // 生成与位置无关的目标文件 |
链接动态库
1 | gcc -o test main.c -L. -lxxx |
在生成动态库后，需要将库文件告诉系统文件位置
方法一：将库文件拷贝到/usr/lib和/lib中
方法二：在LD_LIBRARY_PATH环境变量中添加库文件的所在路径
方法三：添加/etc/ld.so.conf.d/*.conf文件，执行ldconfig刷新
nm命令：查看链接文件的内容
ldd命令：查看链接库的路径
