inux下C語言編程基礎知識
前言:
這篇文章介紹在LINUX下進行C語言編程所需要的基礎知識.在這篇文章當中,我們將
會學到以下內容:
源程序編譯
Makefile的編寫
程序庫的鏈接
程序的調試
頭文件和系統求助
----------------------------------------------------------------------------
----
1.源程序的編譯
在Linux下面,如果要編譯一個C語言源程序,我們要使用GNU的gcc編譯器. 下面我們
以一個實例來說明如何使用gcc編譯器.
假設我們有下面一個非常簡單的源程序(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux/n");
}
要編譯這個程序,我們只要在命令行下執行:
gcc -o hello hello.c
gcc 編譯器就會爲我們生成一個hello的可執行文件.執行./hello就可以看到程序的輸出
結果了.命令行中 gcc表示我們是用gcc來編譯我們的源程序,-o 選項表示我們要求編譯
器給我們輸出的可執行文件名爲hello 而hello.c是我們的源程序文件.
gcc編譯器有許多選項,一般來說我們只要知道其中的幾個就夠了. -o選項我們已經知道
了,表示我們要求輸出的可執行文件名. -c選項表示我們只要求編譯器輸出目標代碼,而
不必要輸出可執行文件. -g選項表示我們要求編譯器在編譯的時候提供我們以後對程序
進行調試的信息.
知道了這三個選項,我們就可以編譯我們自己所寫的簡單的源程序了,如果你想要知道更
多的選項,可以查看gcc的幫助文檔,那裏有着許多對其它選項的詳細說明.
2.Makefile的編寫
假設我們有下面這樣的一個程序,源代碼如下:
/* main.c */
＃i nclude "mytool1.h"
＃i nclude "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 */
＃i nclude "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 */
＃i nclude "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %s/n",print_str);
}
當然由於這個程序是很短的我們可以這樣來編譯
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
這樣的話我們也可以產生main程序,而且也不時很麻煩.但是如果我們考慮一下如果有一
天我們修改了其中的一個文件(比如說mytool1.c)那麼我們難道還要重新輸入上面的命令
?也許你會說,這個很容易解決啊,我寫一個SHELL腳本,讓她幫我去完成不就可以了.是的
對於這個程序來說,是可以起到作用的.但是當我們把事情想的更復雜一點,如果我們的程
序有幾百個源程序的時候,難道也要編譯器重新一個一個的去編譯?
爲此,聰明的程序員們想出了一個很好的工具來做這件事情,這就是make.我們只要執行以
下make,就可以把上面的問題解決掉.在我們執行make之前,我們要先編寫一個非常重要的
文件.--Makefile.對於上面的那個程序來說,可能的一個Makefile的文件是:
# 這是上面那個程序的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
有了這個Makefile文件,不過我們什麼時候修改了源程序當中的什麼文件,我們只要執行
make命令,我們的編譯器都只會去編譯和我們修改的文件有關的文件,其它的文件她連理
都不想去理的.
下面我們學習Makefile是如何編寫的.
在Makefile中也#開始的行都是註釋行.Makefile中最重要的是描述文件的依賴關係的說
明.一般的格式是:
target: components
TAB rule
第一行表示的是依賴關係.第二行是規則.
比如說我們上面的那個Makefile文件的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
表示我們的目標(target)main的依賴對象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o
當倚賴的對象在目標修改後修改的話,就要去執行規則一行所指定的命令.就象我們的上
面那個Makefile第三行所說的一樣要執行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
注意規則一行中的TAB表示那裏是一個TAB鍵
Makefile有三個非常有用的變量.分別是$@,$^,$<代表的意義分別是:
$@--目標文件,$^--所有的依賴文件,$<--第一個依賴文件.
如果我們使用上面三個變量,那麼我們可以簡化我們的Makefile文件爲:
# 這是簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
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 $<
經過簡化後我們的Makefile是簡單了一點,不過人們有時候還想簡單一點.這裏我們學習
一個Makefile的缺省規則
..c.o:
gcc -c $<
這個規則表示所有的 .o文件都是依賴與相應的.c文件的.例如mytool.o依賴於mytool.c
這樣Makefile還可以變爲:
# 這是再一次簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
..c.o:
gcc -c $<
好了,我們的Makefile 也差不多了,如果想知道更多的關於Makefile規則可以查看相應的
文檔.
3.程序庫的鏈接
試着編譯下面這個程序
/* temp.c */
＃i nclude <math.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
double value;
printf("Value:%f/n",value);
}
這個程序相當簡單,但是當我們用 gcc -o temp temp.c 編譯時會出現下面所示的錯誤.
/tmp/cc33Kydu.o: In function `main':
/tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log'
collect2: ld returned 1 exit status
出現這個錯誤是因爲編譯器找不到log的具體實現.雖然我們包括了正確的頭文件,但是我
們在編譯的時候還是要連接確定的庫.在Linux下,爲了使用數學函數,我們必須和數學庫
連接,爲此我們要加入 -lm 選項. gcc -o temp temp.c -lm這樣才能夠正確的編譯.也許
有人要問,前面我們用printf函數的時候怎麼沒有連接庫呢?是這樣的,對於一些常用的函
數的實現,gcc編譯器會自動去連接一些常用庫,這樣我們就沒有必要自己去指定了. 有時
候我們在編譯程序的時候還要指定庫的路徑,這個時候我們要用到編譯器的 -L選項指定
路徑.比如說我們有一個庫在 /home/hoyt/mylib下,這樣我們編譯的時候還要加上 -L/h
ome/hoyt/mylib.對於一些標準庫來說,我們沒有必要指出路徑.只要它們在起缺省庫的路
徑下就可以了.系統的缺省庫的路徑/lib /usr/lib /usr/local/lib 在這三個路徑下面
的庫,我們可以不指定路徑.
還有一個問題,有時候我們使用了某個函數,但是我們不知道庫的名字,這個時候怎麼辦呢
?很抱歉,對於這個問題我也不知道答案,我只有一個傻辦法.首先,我到標準庫路徑下面去
找看看有沒有和我用的函數相關的庫,我就這樣找到了線程(thread)函數的庫文件(libp
thread.a). 當然,如果找不到,只有一個笨方法.比如我要找sin這個函數所在的庫. 就只
好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>;~/sin 命令,然後看~/sin文件,到那裏面去找了. 在s
in文件當中,我會找到這樣的一行libm-2.1.2.so:00009fa0 W sin 這樣我就知道了sin在
libm-2.1.2.so庫裏面,我用 -lm選項就可以了(去掉前面的lib和後面的版本標誌,就剩
下m了所以是 -lm). 如果你知道怎麼找,請趕快告訴我,我回非常感激的.謝謝!
4.程序的調試
我們編寫的程序不太可能一次性就會成功的,在我們的程序當中,會出現許許多多我
們想不到的錯誤,這個時候我們就要對我們的程序進行調試了.
最常用的調試軟件是gdb.如果你想在圖形界面下調試程序,那麼你現在可以選擇xxgdb.記
得要在編譯的時候加入 -g選項.關於gdb的使用可以看gdb的幫助文件.由於我沒有用過這
個軟件,所以我也不能夠說出如何使用. 不過我不喜歡用gdb.跟蹤一個程序是很煩的事情
,我一般用在程序當中輸出中間變量的值來調試程序的.當然你可以選擇自己的辦法,沒有
必要去學別人的.現在有了許多IDE環境,裏面已經自己帶了調試器了.你可以選擇幾個試
一試找出自己喜歡的一個用.
5.頭文件和系統求助
有時候我們只知道一個函數的大概形式,不記得確切的表達式,或者是不記得着函數
在那個頭文件進行了說明.這個時候我們可以求助系統.
比如說我們想知道fread這個函數的確切形式,我們只要執行 man fread 系統就會輸出着
函數的詳細解釋的.和這個函數所在的頭文件<stdio.h>;說明了. 如果我們要write這個函
數的說明,當我們執行man write時,輸出的結果卻不是我們所需要的. 因爲我們要的是w
rite這個函數的說明,可是出來的卻是write這個命令的說明.爲了得到write的函數說明
我們要用 man 2 write. 2表示我們用的write這個函數是系統調用函數,還有一個我們常
用的是3表示函數是C的庫函數.
記住不管什麼時候,man都是我們的最好助手.
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好了,這一章就講這麼多了,有了這些知識我們就可以進入激動人心的Linux下的C程序探
險活動.
前言:
這篇文章介紹在LINUX下進行C語言編程所需要的基礎知識.在這篇文章當中,我們將
會學到以下內容:
源程序編譯
Makefile的編寫
程序庫的鏈接
程序的調試
頭文件和系統求助
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1.源程序的編譯
在Linux下面,如果要編譯一個C語言源程序,我們要使用GNU的gcc編譯器. 下面我們
以一個實例來說明如何使用gcc編譯器.
假設我們有下面一個非常簡單的源程序(hello.c):
int main(int argc,char **argv)
{
printf("Hello Linux/n");
}
要編譯這個程序,我們只要在命令行下執行:
gcc -o hello hello.c
gcc 編譯器就會爲我們生成一個hello的可執行文件.執行./hello就可以看到程序的輸出
結果了.命令行中 gcc表示我們是用gcc來編譯我們的源程序,-o 選項表示我們要求編譯
器給我們輸出的可執行文件名爲hello 而hello.c是我們的源程序文件.
gcc編譯器有許多選項,一般來說我們只要知道其中的幾個就夠了. -o選項我們已經知道
了,表示我們要求輸出的可執行文件名. -c選項表示我們只要求編譯器輸出目標代碼,而
不必要輸出可執行文件. -g選項表示我們要求編譯器在編譯的時候提供我們以後對程序
進行調試的信息.
知道了這三個選項,我們就可以編譯我們自己所寫的簡單的源程序了,如果你想要知道更
多的選項,可以查看gcc的幫助文檔,那裏有着許多對其它選項的詳細說明.
2.Makefile的編寫
假設我們有下面這樣的一個程序,源代碼如下:
/* main.c */
＃i nclude "mytool1.h"
＃i nclude "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 */
＃i nclude "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 */
＃i nclude "mytool2.h"
void mytool2_print(char *print_str)
{
printf("This is mytool2 print %s/n",print_str);
}
當然由於這個程序是很短的我們可以這樣來編譯
gcc -c main.c
gcc -c mytool1.c
gcc -c mytool2.c
gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
這樣的話我們也可以產生main程序,而且也不時很麻煩.但是如果我們考慮一下如果有一
天我們修改了其中的一個文件(比如說mytool1.c)那麼我們難道還要重新輸入上面的命令
?也許你會說,這個很容易解決啊,我寫一個SHELL腳本,讓她幫我去完成不就可以了.是的
對於這個程序來說,是可以起到作用的.但是當我們把事情想的更復雜一點,如果我們的程
序有幾百個源程序的時候,難道也要編譯器重新一個一個的去編譯?
爲此,聰明的程序員們想出了一個很好的工具來做這件事情,這就是make.我們只要執行以
下make,就可以把上面的問題解決掉.在我們執行make之前,我們要先編寫一個非常重要的
文件.--Makefile.對於上面的那個程序來說,可能的一個Makefile的文件是:
# 這是上面那個程序的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
有了這個Makefile文件,不過我們什麼時候修改了源程序當中的什麼文件,我們只要執行
make命令,我們的編譯器都只會去編譯和我們修改的文件有關的文件,其它的文件她連理
都不想去理的.
下面我們學習Makefile是如何編寫的.
在Makefile中也#開始的行都是註釋行.Makefile中最重要的是描述文件的依賴關係的說
明.一般的格式是:
target: components
TAB rule
第一行表示的是依賴關係.第二行是規則.
比如說我們上面的那個Makefile文件的第二行
main:main.o mytool1.o mytool2.o
表示我們的目標(target)main的依賴對象(components)是main.o mytool1.o mytool2.o
當倚賴的對象在目標修改後修改的話,就要去執行規則一行所指定的命令.就象我們的上
面那個Makefile第三行所說的一樣要執行 gcc -o main main.o mytool1.o mytool2.o
注意規則一行中的TAB表示那裏是一個TAB鍵
Makefile有三個非常有用的變量.分別是$@,$^,$<代表的意義分別是:
$@--目標文件,$^--所有的依賴文件,$<--第一個依賴文件.
如果我們使用上面三個變量,那麼我們可以簡化我們的Makefile文件爲:
# 這是簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
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 $<
經過簡化後我們的Makefile是簡單了一點,不過人們有時候還想簡單一點.這裏我們學習
一個Makefile的缺省規則
..c.o:
gcc -c $<
這個規則表示所有的 .o文件都是依賴與相應的.c文件的.例如mytool.o依賴於mytool.c
這樣Makefile還可以變爲:
# 這是再一次簡化後的Makefile
main:main.o mytool1.o mytool2.o
gcc -o $@ $^
..c.o:
gcc -c $<
好了,我們的Makefile 也差不多了,如果想知道更多的關於Makefile規則可以查看相應的
文檔.
3.程序庫的鏈接
試着編譯下面這個程序
/* temp.c */
＃i nclude <math.h>;
int main(int argc,char **argv)
{
double value;
printf("Value:%f/n",value);
}
這個程序相當簡單,但是當我們用 gcc -o temp temp.c 編譯時會出現下面所示的錯誤.
/tmp/cc33Kydu.o: In function `main':
/tmp/cc33Kydu.o(.text+0xe): undefined reference to `log'
collect2: ld returned 1 exit status
出現這個錯誤是因爲編譯器找不到log的具體實現.雖然我們包括了正確的頭文件,但是我
們在編譯的時候還是要連接確定的庫.在Linux下,爲了使用數學函數,我們必須和數學庫
連接,爲此我們要加入 -lm 選項. gcc -o temp temp.c -lm這樣才能夠正確的編譯.也許
有人要問,前面我們用printf函數的時候怎麼沒有連接庫呢?是這樣的,對於一些常用的函
數的實現,gcc編譯器會自動去連接一些常用庫,這樣我們就沒有必要自己去指定了. 有時
候我們在編譯程序的時候還要指定庫的路徑,這個時候我們要用到編譯器的 -L選項指定
路徑.比如說我們有一個庫在 /home/hoyt/mylib下,這樣我們編譯的時候還要加上 -L/h
ome/hoyt/mylib.對於一些標準庫來說,我們沒有必要指出路徑.只要它們在起缺省庫的路
徑下就可以了.系統的缺省庫的路徑/lib /usr/lib /usr/local/lib 在這三個路徑下面
的庫,我們可以不指定路徑.
還有一個問題,有時候我們使用了某個函數,但是我們不知道庫的名字,這個時候怎麼辦呢
?很抱歉,對於這個問題我也不知道答案,我只有一個傻辦法.首先,我到標準庫路徑下面去
找看看有沒有和我用的函數相關的庫,我就這樣找到了線程(thread)函數的庫文件(libp
thread.a). 當然,如果找不到,只有一個笨方法.比如我要找sin這個函數所在的庫. 就只
好用 nm -o /lib/*.so|grep sin>;~/sin 命令,然後看~/sin文件,到那裏面去找了. 在s
in文件當中,我會找到這樣的一行libm-2.1.2.so:00009fa0 W sin 這樣我就知道了sin在
libm-2.1.2.so庫裏面,我用 -lm選項就可以了(去掉前面的lib和後面的版本標誌,就剩
下m了所以是 -lm). 如果你知道怎麼找,請趕快告訴我,我回非常感激的.謝謝!
4.程序的調試
我們編寫的程序不太可能一次性就會成功的,在我們的程序當中,會出現許許多多我
們想不到的錯誤,這個時候我們就要對我們的程序進行調試了.
最常用的調試軟件是gdb.如果你想在圖形界面下調試程序,那麼你現在可以選擇xxgdb.記
得要在編譯的時候加入 -g選項.關於gdb的使用可以看gdb的幫助文件.由於我沒有用過這
個軟件,所以我也不能夠說出如何使用. 不過我不喜歡用gdb.跟蹤一個程序是很煩的事情
,我一般用在程序當中輸出中間變量的值來調試程序的.當然你可以選擇自己的辦法,沒有
必要去學別人的.現在有了許多IDE環境,裏面已經自己帶了調試器了.你可以選擇幾個試
一試找出自己喜歡的一個用.
5.頭文件和系統求助
有時候我們只知道一個函數的大概形式,不記得確切的表達式,或者是不記得着函數
在那個頭文件進行了說明.這個時候我們可以求助系統.
比如說我們想知道fread這個函數的確切形式,我們只要執行 man fread 系統就會輸出着
函數的詳細解釋的.和這個函數所在的頭文件<stdio.h>;說明了. 如果我們要write這個函
數的說明,當我們執行man write時,輸出的結果卻不是我們所需要的. 因爲我們要的是w
rite這個函數的說明,可是出來的卻是write這個命令的說明.爲了得到write的函數說明
我們要用 man 2 write. 2表示我們用的write這個函數是系統調用函數,還有一個我們常
用的是3表示函數是C的庫函數.
記住不管什麼時候,man都是我們的最好助手.
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好了,這一章就講這麼多了,有了這些知識我們就可以進入激動人心的Linux下的C程序探
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