从gcc到make和makfile

#make

参考:

从接触Linux开始,就不可避免的需要编译自己程序这就要说到本文的第一个主角gcc

什么是gccGCC - 维基百科，自由的百科全书原名为GNU C语言编译器（GNU C Compiler）注意本质上gcc 是一个编译器

编译器就是把我们写的代码,编译为CPU认识的二进制代码这里通过一个基础的编译流程来讲解编译器具体是干什么的

⚠️测试环境: OS : Mac OS GCC :

#include <stdio.h>

int main(void){
	printf("Hello world!\n\r");
	return 0;
}

早期的计算机,是通过打孔纸带进行二进制的编程输入的,但是太过繁琐且对人类很不友好,并且编写效率很低

为此人类进而开发出了,汇编语言和针对汇编语言的编译器,可以较为抽象的表达代码.

用汇编写的上面的Hello world是这样子的

data segment ;数据段
    string db 'Hello,World!$'
data ends
code segment ;代码段
assume cs:code,ds:data
start:
    mov ax,data ;获取段基址
    mov ds,ax ;将段基址送入寄存器
    mov dx,offset string
    mov ah,9
    int 21h
    mov ah,4ch
    int 21h
code ends
end start

在使用了汇编之后,发现还不是很方便,进而开发出了人类变成语言上的一个里程碑式的语言,大名鼎鼎的C语言,和开发出汇编一样,同时也有要给针对C的编译器gcc

基础的编译流程就是gcc将c编译成汇编,汇编在编译为可以直接被cpu识别运行的二进制代码

-o 指定输出的文件名

gcc hello.c -o hello_world

-E 预处理 C语言代码在交给编译器之前，会先由预处理器进行一些文本替换方面的操作，例如宏展开、文件包含、删除部分代码等。在正常的情况下， gcc 不会保留预处理阶段的输出文件，也即.i文件。然而，可以利用-E选项保留预处理器的输出文件，以用于诊断代码。-E选项指示 GCC 在预处理完毕之后即可停止。默认情况下，预处理器的输出会被导入到标准输出流（也就是显示器），可以利用-o选项把它导入到某个输出文件：

gcc -E hello_world.c -o hello_world.i

⚠️全部内容可以自己执行试一试

- S 汇编 预处理完成后,将生成的.i文件进一步编译为汇编代码

gcc -S hello_world.i -o hello_world.s

⚠️这里已经可以看出text段和堆栈的描述了

-c 汇编编译 生成的汇编代码文件hello_world.s，gas汇编器负责将其编译为目标文件

gcc -c hello_world.s -o hello_world.o

至此汇编编译出来的hello_world.o文件已经不是非专业人员能看懂的了使用工具GitHub - sharkdp/hexyl: A command-line hex viewer按16进制查看

-o 链接 gcc连接器是gas提供的，负责将程序的目标文件与所需的所有附加的目标文件连接起来，最终生成可执行文件。附加的目标文件包括静态连接库和动态连接库。对于上一小节中生成的hello_word.o，将其与Ｃ标准输入输出库进行连接，最终生成程序hello_world

gcc hello_world.o -o hello_world

最后我们的到就是可执行文件hell_world了执行结果:

./hello_world
Hello world!

.
├── hello_world
├── hello_world.c
├── hello_world.i
├── hello_world.o
└── hello_world.s

编译过程是分为四个阶段进行的，即预处理(也称预编译，Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编 (Assembly)和连接(Linking)。

通过最基础的编译流程我们学习了gcc的几个opetion: *-E -S -c -o *

接下来看看gcc的其他常用的opetion和它们的作用

-C 在预处理的时候, 不删除注释信息, 一般和-E使用, 便于分析程序。
-Wall 警告选项,打开了所有需要注意的警告信息,比如: 修改hello_world.c代码

gcc -Wall hello_world.c -o hello_world
hello_world.c:4:9: warning: unused variable 'i' [-Wunused-variable]
    int i;
        ^
1 warning generated.

多出了一个警告提示我们变量i未被使用

-g 调试选项,便于使用gnu等工具调试代码
-O 优化选项 对于大函数，优化编译的过程将占用较长时间和相当大的内存。优化得到的程序比没优化的要小。不适用-O选项的目的是减少编译的开销，使编译结果能够调试、语句是独立的。-O2是多优化一些，最常使用。这个选项既增加了编译时间，也提高了生成代码的运行效果。-O0是不优化
-llibrary 连接器选项 连接名为library的库文件。连接器在标准搜索目录中寻找这个库文件，库文件的真名字是"liblibrary.a"。搜索目录除了一些系统标准目录外，还包括用户以“-L”选项指定的路径。一般说来用这个方法找到的文件是库文件——即由obj文件组成的归档文件。连接器处理归档文件的方法是：扫描归档文件，寻找某些成员，这些成员的符号目前已被引用，不过还没被定义。但是，如果连接器找到普通的OBJ文件，而不是库文件，就把这个OBJ文件按平常方式连接进来。指定“-l”选项和指定文件名的唯一区别是：“-l”选项用“lib”和“.a”把library包裹起来，而且搜索一些目录。

gcc -o webserver -lstd -g -Wall -Wno-pointer-sign webserver.c

-nostartfile选项 指不连接系统标准启动文件，而标准库文件仍然正常使用。对于一般应用程序，系统标准启动文件是必须的，但对于Bootloader、内核等，却可用这个选项。
-nostdlib选项 指不连接系统标准启动文件和标准库文件，只把指定的文件传递给连接器。常用于编译内核、Bootloader等程序。
-static 在支持动态连接的系统上阻止连接共享库，在不支持动态连接的系统上，该选项无效。静态链接程序，换句话说，它不需要在运行时依赖动态库来运行。要实现静态链接，需要系统上存在库的存档 (.a) 版本

gcc  -o hello hello.c
gcc -static -o hello_static hello.c

ls查看生成的hello文件和hello_static文件差别如下：

-rwxr-xr-x 1 book book  82982014-06-11 16:59 hello
-rwxr-xr-x 1 book book 5791432014-06-11 16:59 hello_static

-shared Shared libraries with GCC on Linux - Cprogramming.com gcc -fPIC 选项_farmwang的专栏-CSDN博客生成一个共享OBJ文件，它可以和其他OBJ文件连接产生可执行文件。可以将多个文件制作为一个库文件，比如：gcc -shared -o text.so text.o text1.o text2.o text3.o
-I 添加头文件搜索路径选项
-I- 就是取消-I的功能, 所以一般在 -Idir 之后使用。
-L 制定编译的时候，搜索库的路径。比如你自己的库，可以用它制定目录，不然编译器将只在标准库的目录找。这个dir就是目录的名称。
-Dmacro 相当于 C 语言中的 #define macro
-Dmacro=defn 相当于 C 语言中的 #define macro=defn
-Umacro 相当于 C 语言中的 #undef macro

常用的option都简要的介绍了一遍,还是参考之前编译流程的形式,模拟一些常见的常见的场景实操一把

查看子目录 gcc_build_static_library编译并调用静态库 ⚠️libmath.a: current ar archive random library
查看子目录 gcc_build_dynamic_library编译并调用动态库 ⚠️libmath.so: Mach-O 64-bit dynamically linked shared library x86_64

介绍完了gcc,接着介绍make和makefile

如果是一些小项目,用仅仅使用gcc还是能勉强应付的,但是还是显得力不从心

针对于大型项目的开发和编译,就需要使用make和makefile

参考: 概述 — 跟我一起写Makefile 1.0 文档

Makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。 make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具

makefile的规则在讲述这个makefile之前，还是让我们先来粗略地看一看makefile的规则。

target … : prerequisites …
    command
    …
    …

target 可以是一个object file（目标文件），也可以是一个执行文件，还可以是一个标签（label）。对于标签这种特性，在后续的“伪目标”章节中会有叙述。 prerequisites 生成该target所依赖的文件和/或target command 该target要执行的命令（任意的shell命令）这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在command中。说白一点就是说: Prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。这就是makefile的规则，也就是makefile中最核心的内容。

示例代码目标edit的前置条件就是:main.o kbd.o command.o display.o insert.o search.o files.o utils.o 各个前置条件如何生成在下面各自描述.当edit的所有前置条件齐备后,执行命令:cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o insert.o search.o files.o utils.o 即通过cc将所需的.o文件编译成可执行文件edit ⚠️connad前面必须是tab,不是空格

Clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令—— make clean ，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。

makefile中使用变量
Make自动推导 GNU的make很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必要去在每一个 .o 文件后都写上类似的命令，因为，我们的make会自动识别，并自己推导命令。
Make的include
文件搜寻
多目标
静态模式
自动生成依赖性
command的执行
嵌套执行make
定义命令包
使用变量在Makefile中的定义的变量，就像是C_C++语言中的宏一样，他代表了一个文本字串，在Makefile中执行的时候其会自动原模原样地展开在所使用的地方。其与C_C++所不同的是，你可以在Makefile中改变其值。在Makefile中，变量可以使用在“目标”，“依赖目标”， “命令”或是Makefile的其它部分中。

变量在声明时需要给予初值，而在使用时，需要给在变量名前加上 $ 符号，但最好用小括号 () 或是大括号 {} 把变量给包括起来。

使用条件判断 使用条件判断 — 跟我一起写Makefile 1.0 文档
使用函数 使用函数 — 跟我一起写Makefile 1.0 文档
文件名操作最常用的就是 $(shell pwd)
make的运行 ⚠️-t 比较有用
隐含规则 https://seisman.github.io/how-to-write-makefile/implicit_rules.html#
自动化变量
make更新函数库文件
合并静态库 c - Merge multiple .so shared libraries - Stack Overflow linux编程合并多个静态库.a为一个.a https://stackoverflow.com/questions/915128/merge-multiple-so-shared-libraries .a静态库更像是一个压缩多个.o文件的压缩包如果需要继续添加可以解出所有.o文件再重新打包

合并多个动态库,几乎是不可能的,但是可以合并多个静态库为一个动态库

编写makefile生成静态库和动态库 https://blog.csdn.net/shaoxiaohu1/article/details/46943417

# 1、准备工作，编译方式、目标文件名、依赖库路径的定义。
CC = g++
CFLAGS  := -Wall -O3 -std=c++0x 

# opencv 头文件和lib路径 
OPENCV_INC_ROOT = /usr/local/include/opencv 
OPENCV_LIB_ROOT = /usr/local/lib

OBJS = GenDll.o #.o文件与.cpp文件同名
LIB = libgendll.a # 目标文件名 

OPENCV_INC= -I $(OPENCV_INC_ROOT)

INCLUDE_PATH = $(OPENCV_INC)

LIB_PATH = -L $(OPENCV_LIB_ROOT)

# 依赖的lib名称
OPENCV_LIB = -lopencv_objdetect -lopencv_core -lopencv_highgui -lopencv_imgproc

all : $(LIB)

# 2. 生成.o文件 
%.o : %.cpp
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@ $(INCLUDE_PATH) $(LIB_PATH) $(OPENCV_LIB) 

# 3. 生成静态库文件
$(LIB) : $(OBJS)
    rm -f $@
    ar cr $@ $(OBJS)
    rm -f $(OBJS)

tags :
     ctags -R *

# 4. 删除中间过程生成的文件 
clean:
    rm -f $(OBJS) $(TARGET) $(LIB)

# 1、准备工作，编译方式、目标文件名、依赖库路径的定义。
CC = g++
CFLAGS  := -Wall -O3 -std=c++0x 

# opencv 头文件和lib路径 
OPENCV_INC_ROOT = /usr/local/include/opencv 
OPENCV_LIB_ROOT = /usr/local/lib

OBJS = GenDll.o #.o文件与.cpp文件同名
LIB = libgendll.so # 目标文件名 

OPENCV_INC= -I $(OPENCV_INC_ROOT)

INCLUDE_PATH = $(OPENCV_INC)

LIB_PATH = -L $(OPENCV_LIB_ROOT)

# 依赖的lib名称
OPENCV_LIB = -lopencv_objdetect -lopencv_core -lopencv_highgui -lopencv_imgproc

all : $(LIB)

# 2. 生成.o文件 
%.o : %.cpp
    $(CC) $(CFLAGS) -fpic -c $< -o $@ $(INCLUDE_PATH) $(LIB_PATH) $(OPENCV_LIB) 

# 3. 生成动态库文件
$(LIB) : $(OBJS)
    rm -f $@
    g++ -shared -o $@ $(OBJS)
    rm -f $(OBJS)

tags :
     ctags -R *

# 4. 删除中间过程生成的文件 
clean:
    rm -f $(OBJS) $(TARGET) $(LIB)

xiaolitongxue666/from_gcc_to_make_and_makefile

从gcc到make和makfile