1)Linux程序设计入门--基础知识

1)Linux程序设计入门--基础知识
Linux下C语言编程基础知识
前言:
这篇文章介绍在LINUX下进行C语言编程所需要的基础知识.在这篇文章当中,我们将
会学到以下内容:
源程序编译
Makefile的编写
程序库的链接
程序的调试
头文件和系统求助
1.源程序的编译
在Linux下面,如果要编译一个C语言源程序,我们要使用GNU的gcc编译器. 下面我们
以一个实例来说明如何使用gcc编译器.
假设我们有下面一个非常简单的源程序(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux\n");
}
要编译这个程序,我们只要在命令行下执行:
gcc -o hello hello.c
gcc 编译器就会为我们生成一个hello的可执行文件.执行./hello就可以看到程序的输出
结果了.命令行中 gcc表示我们是用gcc来编译我们的源程序,-o 选项表示我们要求编译
器给我们输出的可执行文件名为hello 而hello.c是我们的源程序文件.
gcc编译器有许多选项,一般来说我们只要知道其中的几个就够了. -o选项我们已经知道
了,表示我们要求输出的可执行文件名. -c选项表示我们只要求编译器输出目标代码,而
不必要输出可执行文件. -g选项表示我们要求编译器在编译的时候提供我们以后对程序
进行调试的信息.
知道了这三个选项,我们就可以编译我们自己所写的简单的源程序了,如果你想要知道更
多的选项,可以查看gcc的帮助文档,那里有着许多对其它选项的详细说明.
2.Makefile的编写
假设我们有下面这样的一个程序,源代码如下:
/* 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 %s\n",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 %s\n",print_str);
}
当然由于这个程序是很短的我们可以这样来编译
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
这样的话我们也可以产生main程序,而且也不时很麻烦.但是如果我们考虑一下如果有一
天我们修改了其中的一个文件(比如说mytool1.c)那么我们难道还要重新输入上面的命令
?也许你会说,这个很容易解决啊,我写一个SHELL脚本,让她帮我去完成不就可以了.是的
对于这个程序来说,是可以起到作用的.但是当我们把事情想的更复杂一点,如果我们的程
序有几百个源程序的时候,难道也要编译器重新一个一个的去编译?
为此,聪明的程序员们想出了一个很好的工具来做这件事情,这就是make.我们只要执行以
下make,就可以把上面的问题解决掉.在我们执行make之前,我们要先编写一个非常重要的
文件.--Makefile.对于上面的那个程序来说,可能的一个Makefile的文件是:
# 这是上面那个程序的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
有了这个Makefile文件,不过我们什么时候修改了源程序当中的什么文件,我们只要执行
make命令,我们的编译器都只会去编译和我们修改的文件有关的文件,其它的文件她连理
都不想去理的.
下面我们学习Makefile是如何编写的.
在Makefile中也#开始的行都是注释行.Makefile中最重要的是描述文件的依赖关系的说
明.一般的格式是:
target: components
TAB rule
第一行表示的是依赖关系.第二行是规则.
比如说我们上面的那个Makefile文件的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
表示我们的目标(target)main的依赖对象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o
当倚赖的对象在目标修改后修改的话,就要去执行规则一行所指定的命令.就象我们的上
面那个Makefile第三行所说的一样要执行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
注意规则一行中的TAB表示那里是一个TAB键
Makefile有三个非常有用的变量.分别是[email protected],$^,$<代表的意义分别是:
[email protected]--目标文件,$^--所有的依赖文件,$<--第一个依赖文件.
如果我们使用上面三个变量,那么我们可以简化我们的Makefile文件为:
# 这是简化后的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o [email protected] $^
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 $<
经过简化后我们的Makefile是简单了一点,不过人们有时候还想简单一点.这里我们学习
一个Makefile的缺省规则
..c.o:
gcc -c $<
这个规则表示所有的 .o文件都是依赖与相应的.c文件的.例如mytool.o依赖于mytool.c
这样Makefile还可以变为:
# 这是再一次简化后的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o [email protected] $^
..c.o:
gcc -c $<
好了,我们的Makefile 也差不多了,如果想知道更多的关于Makefile规则可以查看相应的
文档. 

3.程序库的链接
试着编译下面这个程序
/* temp.c */
#include <math.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
double value;
printf("Value:%f\n",value);
}
这个程序相当简单,但是当我们用 gcc -o temp temp.c 编译时会出现下面所示的错误.
/tmp/cc33Kydu.o: In function `main‘:
/tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log‘
collect2: ld returned 1 exit status
出现这个错误是因为编译器找不到log的具体实现.虽然我们包括了正确的头文件,但是我
们在编译的时候还是要连接确定的库.在Linux下,为了使用数学函数,我们必须和数学库
连接,为此我们要加入 -lm 选项. gcc -o temp temp.c -lm这样才能够正确的编译.也许
有人要问,前面我们用printf函数的时候怎么没有连接库呢?是这样的,对于一些常用的函
数的实现,gcc编译器会自动去连接一些常用库,这样我们就没有必要自己去指定了. 有时
候我们在编译程序的时候还要指定库的路径,这个时候我们要用到编译器的 -L选项指定
路径.比如说我们有一个库在 /home/hoyt/mylib下,这样我们编译的时候还要加上 -L/h
ome/hoyt/mylib.对于一些标准库来说,我们没有必要指出路径.只要它们在起缺省库的路
径下就可以了.系统的缺省库的路径/lib /usr/lib /usr/local/lib 在这三个路径下面
的库,我们可以不指定路径.
还有一个问题,有时候我们使用了某个函数,但是我们不知道库的名字,这个时候怎么办呢
?很抱歉,对于这个问题我也不知道答案,我只有一个傻办法.首先,我到标准库路径下面去
找看看有没有和我用的函数相关的库,我就这样找到了线程(thread)函数的库文件(libp
thread.a). 当然,如果找不到,只有一个笨方法.比如我要找sin这个函数所在的库. 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s
in文件当中,我会找到这样的一行libm-2.1.2.so:00009fa0 W sin 这样我就知道了sin在
libm-2.1.2.so库里面,我用 -lm选项就可以了(去掉前面的lib和后面的版本标志,就剩
下m了所以是 -lm). 如果你知道怎么找,请赶快告诉我,我回非常感激的.谢谢!
4.程序的调试
我们编写的程序不太可能一次性就会成功的,在我们的程序当中,会出现许许多多我
们想不到的错误,这个时候我们就要对我们的程序进行调试了.
最常用的调试软件是gdb.如果你想在图形界面下调试程序,那么你现在可以选择xxgdb.记
得要在编译的时候加入 -g选项.关于gdb的使用可以看gdb的帮助文件.由于我没有用过这
个软件,所以我也不能够说出如何使用. 不过我不喜欢用gdb.跟踪一个程序是很烦的事情
,我一般用在程序当中输出中间变量的值来调试程序的.当然你可以选择自己的办法,没有
必要去学别人的.现在有了许多IDE环境,里面已经自己带了调试器了.你可以选择几个试
一试找出自己喜欢的一个用.
5.头文件和系统求助
有时候我们只知道一个函数的大概形式,不记得确切的表达式,或者是不记得着函数
在那个头文件进行了说明.这个时候我们可以求助系统.
比如说我们想知道fread这个函数的确切形式,我们只要执行 man fread 系统就会输出着
函数的详细解释的.和这个函数所在的头文件<stdio.h>;说明了. 如果我们要write这个函
数的说明,当我们执行man write时,输出的结果却不是我们所需要的. 因为我们要的是w
rite这个函数的说明,可是出来的却是write这个命令的说明.为了得到write的函数说明
我们要用 man 2 write. 2表示我们用的write这个函数是系统调用函数,还有一个我们常
用的是3表示函数是C的库函数.
记住不管什么时候,man都是我们的最好助手.
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