第009课 gcc和arm-linux-gcc和Makefile

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第001节_gcc编译器1_gcc常用选项__gcc编译过程详解

gcc的使用方法

gcc  [选项]   文件名

gcc常用选项

选项 功能
-v 查看gcc编译器的版本,显示gcc执行时的详细过程
-o <file> 指定输出文件名为file,这个名称不能跟源文件名同名
-E 只预处理,不会编译、汇编、链接t
-S 只编译,不会汇编、链接
-c 编译和汇编,不会链接

一个c/c++文件要经过预处理、编译、汇编和链接才能变成可执行文件。

  • (1)预处理

C/C++源文件中,以#开头的命令被称为预处理命令,如包含命令#include、宏定义命令#define、条件编译命令#if#ifdef等。预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码,最后将这些东西输出到一个.i文件中等待进一步处理。

  • (2)编译

编译就是把C/C++代码(比如上述的.i文件)翻译成汇编代码。

  • (3)汇编

汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码,在Linux系统上一般表现为ELF目标文件(OBJ文件)。反汇编是指将机器代码转换为汇编代码,这在调试程序时常常用到。

  • (4)链接

链接就是将上步生成的OBJ文件和系统库的OBJ文件、库文件链接起来,最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。

hello.c(预处理)->hello.i(编译)->hello.s(汇编)->hello.o(链接)->hello

详细的每一步命令如下:

gcc -E -o hello.i hello.c
gcc -S -o hello.s hello.i
gcc -c -o hello.o hello.s
gcc -o hello hello.o

上面一连串命令比较麻烦,gcc会对.c文件默认进行预处理操作,使用-c再来指明了编译、汇编,从而得到.o文件, 再将.o文件进行链接,得到可执行应用程序。简化如下:

gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.o

第002节_gcc编译器2_深入讲解链接过程

前面编译出来的可执行文件比源代码大了很多,这是什么原因呢?


我们从链接过程来分析,链接将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来,crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o这些都是gcc加入的系统标准启动文件,它们的加入使最后出来的可执行文件相原来大了很多。

-lc:链接libc库文件,其中libc库文件中就实现了printf等函数。
gcc -v -nostdlib -o hello hello.o:

会提示因为没有链接系统标准启动文件和标准库文件,而链接失败。

这个-nostdlib选项常用于裸机bootloader、linux内核等程序,因为它们不需要启动文件、标准库文件。

一般应用程序才需要系统标准启动文件和标准库文件。 裸机/bootloader、linux内核等程序不需要启动文件、标准库文件。


  • 动态链接使用动态链接库进行链接,生成的程序在执行的时候需要加载所需的动态库才能运行。

动态链接生成的程序体积较小,但是必须依赖所需的动态库,否则无法执行。

gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello_shared  hello.o


  • 静态链接使用静态库进行链接,生成的程序包含程序运行所需要的全部库,可以直接运行,

不过静态链接生成的程序体积较大。

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

第003节_c语言指针复习1__指向char和int的指针

日常中,我们把笔记写到记事本中,记事本就相当于一个载体(存储笔记的内容)。
C语言中有些变量,例如,char、int类型的变量,它们也需要一个载体,来存储这些变量的值,这个载体就是内存。
比如我们的电脑内存有4GB内存,也就是4*1024*1024*1024=4294967296字节。

我们可以把整个内存想象成一串连续格子,每个格子(字节)都可以放入一个数据,如下图所示。
Chapter9 lesson3 001.jpg

每一个小格子都有一个编号,小格子的编号从0开始,我们可以通过读取格子的编号,得到格子里面的内容。同理,我们根据内存的变量的地址,来获得其中的数据。
下面写个小程序进行测试,实例:

point_test.c

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
	printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int     ));
	printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));	
	printf("sizeof(char  **) = %d\n",sizeof(char **));	
	
	return 0;
}

根据程序可以看出来,函数的功能是输出,char,int,char **类型所占据的字节数;

编译

gcc -o pointer_test pointer_test.c

运行应用程序:

./pointer_test

结果:(我用的是64位的编译器)

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 8
sizeof(char **) = 8

可以看出在64位的机器中,用8个字节表示指针,我们可以测试一下用32位的机器编译

编译:

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c   //加上-m32:编译成32位的机器码

编译可能会出现下面提示错误:

/usr/include/features.h:374:25: fatal error: sys/cdefs.h: No such file or directory

解决错误,安装lib32readline-gplv2-dev,执行:

sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

重新编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c    //没有错误

运行生成的应用程序

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4

可以看出编译成32位的机器码,指针就是用4个字节来存储的,

总结:

1. 所用变量不论是普通变量(char,int)还是指针变量,都存在内存中。

2. 所用变量都可以保存某些值。

3. 怎么使用指针?

取值

移动指针


实例0

  • 步骤一
#include <stdio.h>

void test0()
{
	char c;
	char *pc;
	
	/*第一步 : 所有变量都保存在内存中,我们打印一下变量的存储地址*/
	printf("&c  =%p\n",&c);
	printf("&pc =%p\n",&pc);
	
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
	printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int    ));	
	printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));
	printf("sizeof(char **) = %d\n",sizeof(char **));	
	printf("//==============\n");
	test0();
	
	return 0;
}
  • 编译:
gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c
  • 运行:
./pointer_test
  • 结果:
sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&c  =0xffaaa2b7
&pc =0xffaaa2b8

从运行的结果我们可知,变量c的地址编号(即地址)是0xffaaa2b7,指针变量pc的地址编号是0xffaaa2b8,如下图所示,编译成32位的机器码,字符类型占用一个字节,指针类型就是用4个字节来存储的。
Chapter9 lesson3 002.jpg


  • 步骤二

我们把test0()函数里面的变量保存(赋予)一些值,假如这些变量不保存数据的话,那么存储该变量的地址空间就会白白浪费,就相当于买个房子不住,就会白白浪费掉。


我们把上面程序中的test0()函数里面的字符变量c,指针变量pc进行赋值。

c  = ‘A’;  //把字符‘A’赋值给字符变量c
pc = &c;  //把字符变量c的地址赋值给指针变量pc

然后把赋值后变量的值打印出来

printf("c  =%c\n",c);
printf("pc =%p\n",pc)

编译:

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&c  = 0xffb009b7
&pc = 0xffb009b8
c  =  A
pc = 0xffb009b7 


从运行的结构来看字符变量和指针变量的地址编号发成了变化,所以在程序重新运行时,变量的地址,具有不确定性,字符变量c存储的内容是字符‘A’,指针变量pc存储的内容是0xffb009b7(用四个字节来存储)。

由于内存的存储方式是,小端模式:低字节的数据放在低地址,高字节的数据放在高地址。在内存中的存储格式如下图所示。
Chapter9 lesson3 003.jpg

  • 步骤三

我们辛辛苦苦定义的指针类型变量,我们要把他用起来了,下面我们来分析一下,用指针来取值,‘*’:表示取指针变量存储地址的数据。

我们在test0()函数里面添加如下代码:

printf("*pc =%c\n",*pc);	
printf("//=================\n");

编译:

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&c  =0xfff59ea7
&pc =0xfff59ea8
c  =A
pc =0xfff59ea7
*pc =A
//=================

指针变量pc存储的内容是是字符变量c的地址,所以*pc就想相当于取字符变量c的内容。如图 Chapter9 lesson3 004.jpg


实例1

  • 步骤一

我们在上面函数的基础上,写一个函数test1()

void test1()
{
	int  ia;
	int  *pi;
	char *pc;

	/*第一步 : 所有变量都保存在内存中,我们打印一下变量的存储地址*/
	printf("&ia =%p\n",&ia);
	printf("&pi =%p\n",&pi);	
	printf("&pc =%p\n",&pc);
}

main.c

int main(int argc, char *argv[])
{
	printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
	printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int    ));	
	printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));
	printf("sizeof(char **) = %d\n",sizeof(char **));	
	printf("//==============\n");
	//test0();
	test1();
	return 0;
}

我们在test1()函数中定义了一个整型变量ia,定义了一个指向整型的指针变量pi,定义了一个指向字符型的指针变量pc。然后打印出这些变量的地址。

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&ia =0xffc936e4
&pi =0xffc936e8
&pc =0xffc936ec

在32位的系统中int类型变量在内存中占用4个字节,指针型变量在内存中占用4个字节如图:
Chapter9 lesson3 005.jpg

  • 步骤二

在test1()的函数中对定义的变量进行赋值,然后把赋值的结果打印出来。

/*第二步:所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/	
	ia = 0x12345678;
	pi = &ia;
	pc = (char *)&ia;
	printf("ia =0x%x\n",ia);	
	printf("pi =%p\n",pi);		
	printf("pc =%p\n",pc);

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&ia = 0xffb6f724
&pi = 0xffb6f728
&pc = 0xffb6f72c
ia = 0x12345678
pi = 0xffb6f724
pc = 0xffb6f724

从结果可以看出来,变量pi和pc的值都等于变量ia的地址。

  • 步骤三

我们使用指针并且对其进行取值,然后移动指针,在test1中添加如下代码,完成所述要求

/*第三步:使用指针:1)取值  2)移动指针*/

printf("*pi =0x%x\n",*pi); printf("pc =%p\t",pc); printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1; printf("pc =%p\t",pc); printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1; printf("pc =%p\t",pc); printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1; printf("pc =%p\t",pc); printf("*pc =0x%x\n",*pc); printf("//=================\n");

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&ia =0xffee0930
&pi =0xffee0934
&pc =0xffee0938
ia =0x12345678
pi =0xffee0930
pc =0xffee0930
*pi =0x12345678
pc =0xffee0930  *pc =0x78
pc =0xffee0931  *pc =0x56
pc =0xffee0932  *pc =0x34
pc =0xffee0933  *pc =0x12
 

由于pi指向了ia,所以*pi的值为0x12345678。由于pc也指向了ia,但是由于pc是字符型指针变量,一次只能访问一个字节,需要四次才能访问完。如图所示:

Chapter9 lesson3 002.jpg

结论:

1. 指针变量所存储的内容是所指向的变量在内存中的起始地址。

2. &变量:

目的:获得变量在内存中的地址; 返回:变量在内存中起始地址;

第004节_c语言指针复习2_指向数组和字符串的指针

实例2

我们在pointer_test.c的文件中写一个test2()函数,我们定义一个有3个元素的字符数组初始化值分别为,’A’, ’B’, ’C’,然后定义一个字符指针pc,把数组ca的首地址复制给字符指针pc,然后通过访问指针变量pc,来读取指针变量pc所指向地址的数据,代码如下:

void test2()
{
	char ca[3]={'A','B','C'};
	char *pc;

	/*第一步 : 所有变量都保存在内存中,我们打印一下变量的存储地址*/
	printf("ca  =%p\n",ca);
	printf("&pc =%p\n",&pc);

	/*第二步:所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
	//前面已经有ca[3]={'A','B','C'};
	pc = ca;
	printf("pc =%p\n",pc);

	/*第三步:使用指针:1)取值  2)移动指针*/
	printf("pc =%p\t",pc);	printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
	printf("pc =%p\t",pc);	printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
	printf("pc =%p\t",pc);	printf("*pc =0x%x\n",*pc);	
	printf("//=================\n");			
}

main()函数

int main(int argc,char **argv)
{
	printf("sizeof(char   )=%d\n",sizeof(char   ));
	printf("sizeof(int    )=%d\n",sizeof(int    ));
	printf("sizeof(char  *)=%d\n",sizeof(char  *));
	printf("sizeof(char **)=%d\n",sizeof(char **));	
	printf("//=================\n");
	//test0();
	//test1();
	test2();
	return 0;
}

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
ca  =0xffb946b9
&pc =0xffb946b4
pc =0xffb946b9
pc =0xffb946b9  *pc =0x41
pc =0xffb946ba  *pc =0x42
pc =0xffb946bb  *pc =0x43
//=================

分析:

  • 第一步:

首先定义一个3个元素的字符数组ca(数组名表示该数组存储的首地址),然后定义一个字符指针pc,然后通过printf()函数把定义这两个变量在内存中的地址打印出来。


  • 第二步:

执行pc = ca;就是把数组ca的首地址复制给指针变量pc,然后通过printf()函数打印pc的值可以看出pc的值就是字符数组ca的首地址0xffb946b9。


  • 第三步:

通过移动指针我们可以发现数组所占用的内存是连续的,0x41(的ascii值‘A‘),0x42(的ascii值‘B‘),0x43(的ascii值‘C‘)。
如图
Chapter9 lesson4 001.jpg


实例3

我们在pointer_test.c的文件中写一个test3()函数,我们定义一个有3个元素的整型数组ia,初始化值分别为,0x12345678, 0x87654321, 0x13572468,然后定义一个整型指针pi,把数组ia的首地址复制给整型指针pi,然后通过访问指针变量pi,来读取指针变量pi所指向地址的数据,代码如下:

void test3()
{
	int ia[3]={0x12345678,0x87654321,0x13572468};
	int *pi;

	/*第一步 : 所有变量都保存在内存中,我们打印一下变量的存储地址*/
	printf("ia  =%p\n",i);
	printf("&pi =%p\n",&pi);

	/*第二步:所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
	//前面已经有ia[3]={0x12345678,0x87654321,0x13572468};
	pi = ia;
	printf("pi =%p\n",pi);

	/*第三步:使用指针:1)取值  2)移动指针*/
	printf("pi =%p\t",pi);	printf("*pi =0x%x\n",*pi); pi=pi+1;
	printf("pi =%p\t",pi);	printf("*pi =0x%x\n",*pi); pi=pi+1;
	printf("pi =%p\t",pi);	printf("*pi =0x%x\n",*pi); 
	printf("//=================\n");	
}

把main()函数test2()修改为test3().

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
ia  =0xff91c060
&pi =0xff91c05c
pi =0xff91c060
pi =0xff91c060  *pi =0x12345678
pi =0xff91c064  *pi =0x87654321
pi =0xff91c068  *pi =0x13572468

分析:

  • 第一步:

我们定义一个有3个元素的整型数组ia数组名表示该数组存储的首地址),初始化值分别为,0x12345678, 0x87654321, 0x13572468, 然后定义一个整型指针pi,然后通过printf()函数把定义这两个变量在内存中的地址打印出来。


  • 第二步:

执行pi = ia; 就是把数组ia的首地址复制给指针变量pi,然后通过printf()函数打印pi的值可以看出pi的值就是整型数组ia的首地址0xff91c060。


  • 第三步:

我们知道 pi是整型指针变量,并且整型变量占用四个字节,所以整型指针变量pi是以四字节为单元进行访问的,所以pi和pi+1之间的差是一个整型变量的大小(4个字节)。


Chapter9 lesson4 002.jpg

实例4

定义一个指向字符串的指针pc,然后对字符串指针进行初始化设置为abc,代码如下:

void test4()
{
 	char *pc="abc";
	/*第一步 : 所有变量都保存在内存中,我们打印一下变量的存储地址*/
	printf("&pc =%p\n",&pc);

	/*第二步:所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
	//前面已经有pc="abc";
	
	/*第三步:使用指针:1)取值  2)移动指针*/
	printf("pc    =%p\n", pc);	
	printf("*pc   =%c\n",*pc);
	printf("pc str=%s\n", pc);	
}

把main()函数test3()修改为test4(). 编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行:

./pointer_test

结果:

sizeof(char   ) = 1
sizeof(int    ) = 4
sizeof(char  *) = 4
sizeof(char **) = 4
//==============
&pc   =0xfff49a68
pc    =0x08048b4b
*pc   =a
pc str=abc

分析:

  • 第一步:

定义一个指向字符串的指针pc,然后对字符串指针进行初始化设置为abc,此时,指针变量pc的值就是字符串abc的首地址,然后通过printf()函数把指针pc的地址打印出来为0xfff49a68


  • 第二步:

首先通过printf()函数打印出指针变量pc的值(字符串abc的首地址),pc的值为0x08048b4b,然后通过pc指针访问第一个字符(pc的就是字符串的首地址),所以pc的值就是字符‘a‘的地址,所以*pc的值就是’a‘, 如图所示:
Chapter9 lesson4 003.jpg

下面分析一下指向数组的指针和指向字符串的指针:

char ca[3]={'A','B','C'};
char *pc0 = ca;

pc0是指向字符数组的字符指针,pc0就是数组首元素的地址,pc0=&a[0]

char *pc11="abc";

pc是指向字符串的字符指针,pc1就是字符串"abc"的首字符'a'的地址。

第005节_Makefile的引入及规则

使用keil, mdk, avr等工具开发程序时点击鼠标就可以编译了,它的内部机制是什么?它怎么组织管理程序?怎么决定编译哪一个文件?

答:实际上windows工具管理程序的内部机制,也是Makefile,我们在linux下来开发裸板程序的时候,使用Makefile组织管理这些程序,本节我们来讲解Makefile最基本的规则。Makefile要做什么事情呢? 组织管理程序,组织管理文件,我们写一个程序来实验一下:

文件a.c

02	#include <stdio.h>
03
04	int main()
05	{
06	func_b();
07	return 0;
08}

文件b.c

2	#include <stdio.h>
3
4	void func_b()
5	{
6		printf("This is B\n");
7	}

编译:

gcc -o test a.c b.c

运行:

./test

结果:

This is B

gcc -o test a.c b.c这条命令虽然简单,但是它完成的功能不简单。 我们来看看它做了哪些事情。

我们知道.c程序 --> 得到可执行程序

它们之间要经过四个步骤:

1.预处理

2.编译

3.汇编

4.链接

我们经常把前三个步骤统称为编译了。我们具体分析:gcc -o test a.c b.c这条命令 它们要经过下面几个步骤:

1).对于a.c执行:预处理 编译 汇编 的过程,a.c -->xxx.s -->xxx.o 文件。

2).对于b.c执行:预处理 编译 汇编 的过程,b.c -->yyy.s -->yyy.o 文件。

3).最后:xxx.o和yyy.o链接在一起得到一个test应用程序。

提示:gcc -o test a.c b.c -v :加上一个‘-v’选项可以看到它们的处理过程,

第一次编译a.c得到xxx.o文件,这是很合乎情理的, 执行完第一次之后,如果修改a.c 又再次执行:gcc -o test a.c b.c,对于a.c应该重新生成xxx.o,但是对于b.c又会重新编译一次,这完全没有必要,b.c根本没有修改,直接使用第一次生成的yyy.o文件就可以了。

缺点:对所有的文件都会再处理一次,即使b.c没有经过修改,b.c也会重新编译一次, 当文件比较少时,这没有没有什么问题,当文件非常多的时候,就会带来非常多的效率问题。

如果文件非常多的时候,我们,只是修改了一个文件,所用的文件就会重新处理一次,编译的时候就会等待很长时间。

对于这些源文件,我们应该分别处理,执行:预处理 编译 汇编 ,先分别编译它们,最后再把它们链接在一次,比如:

编译:

gcc -o a.o a.c
gcc -o b.o b.c

链接:

gcc -o test a.o b.o

比如:上面的例子,当我们修改a.c之后,a.c会重现编译然后再把它们链接在一起就可以了。,b.c 就不需要重新编译。

那么问题又来了,怎么知道哪些文件被更新了/被修改了?

比较时间:比较a.o和a.c的时间,如果a.c的时间比a.o的时间更加新的话,就表明a.c被修改了,同理b.o和b.c也会进行同样的比较。比较test和a.o, b.o的时间,如果a.o或者b.o的时间比test更加新的话,就表明应该重新生成test。Makefile 就是这样做的。

我们现在来写出一个简单的Makefile: makefie最基本的语法是规则,规则:

目标 :   依赖1   依赖2  ...
[TAB]命令

当“依赖”比“目标”新,执行它们下面的命令。我们要把上面三个命令写成makefile规则,如下:

test :a.o b.o  //test是目标,它依赖于a.o b.o文件,一旦a.o或者b.o比test新的时候,

就需要执行下面的命令,重新生成test可执行程序。

gcc -o test a.o b.o
a.o : a.c  //a.o依赖于a.c,当a.c更加新的话,执行下面的命令来生成a.o
gcc -c -o a.o a.c
b.o : b.c  //b.o依赖于b.c,当b.c更加新的话,执行下面的命令,来生成b.o
gcc -c -o b.o b.c

我们来作一下实验:

在改目录下我们写一个Makefile文件:

文件:Makefile

1	test:a.o b.o
2		gcc -o test a.o b.o
3	
4	a.o : a.c
5		gcc -c -o a.o a.c
6
7	b.o : b.c
8		gcc -c -o b.o b.c

上面是makefile中的三条规则。makefile,就是名字为“makefile”的文件。当我们想编译程序时,直接执行make命令就可以了,一执行make命令它想生成第一个目标test可执行程序, 如果发现a.o 或者b.o没有,就要先生成a.o或者b.o,发现a.o依赖a.c,有a.c

但是没有a.o,他就会认为a.c比a.o新,就会执行它们下面的命令来生成a.o,同理b.o和b.c的处理关系也是这样的。

如果修改a.c ,我们再次执行make,它的本意是想生成第一个目标test应用程序,

它需要先生成a.o, 发现a.o依赖a.c(执行我们修改了a.c)发现a.c比a.o更加新,就会执行gcc -c -o a.o a.c命令来生成a.o文件。b.o依赖b.c,发现b.c并没有修改,就不会执行gcc -c -o b.o b.c来重新生成b.o文件。现在a.o b.o都有了,其中的a.o比test更加新,就会执行gcc -o test a.o b.o来重新链接得到test可执行程序。所以当执行make命令时候就会执行下面两条执行:

	gcc -c -o a.o a.c
	gcc -o test a.o b.o

我们第一次执行make的时候,会执行下面三条命令(三条命令都执行): gcc -c -o a.o a.c gcc -c -o b.o b.c gcc -o test a.o b.o


再次执行make 就会显示下面的提示:

make: `test' is up to date.

我们再次执行make 就会判断Makefile文件中的依赖,发现依赖没有更新,所以目标文件就不会重现生成,就会有上面的提示。当我们修改a.c后,重新执行make,

就会执行下面两条指令:

gcc -c -o a.o a.c
gcc -o test a.o b.o

我们同时修改a.c b.c,执行make就会执行下面三条指令。

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

a.c文件修改了,重新编译生成a.o, b.c修改了重新编译生成b.o,a.o, b.o都更新了重新链接生成test可执行程序,makefile的规则其实还是比较简单的。

规则是Makefie的核心,执行make命令的时候,就会在当前目录下面找到名字为:Makefile的文件,根据里面的内容来执行里面的判断/命令。

第006节_Makefile的语法

本节我们只是简单的讲解Makefile的语法,如果想比较深入学习Makefile的话可以:

a. 百度搜 "gnu make 于凤昌"。

b. 查看官方文档: http://www.gnu.org/software/make/manual/

通配符

假如一个目标文件所依赖的依赖文件很多,那样岂不是我们要写很多规则,这显然是不合乎常理的。

我们可以使用通配符,来解决这些问题。

我们对上节程序进行修改代码如下:

test: a.o b.o 
	gcc -o test $^
	
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<
%.o:表示所用的.o文件
%.c:表示所有的.c文件
$@:表示目标
$<:表示第1个依赖文件
$^:表示所有依赖文件

我们来在该目录下增加一个c.c文件,代码如下:

#include <stdio.h>

void func_c()
{
	printf("This is C\n");
}

然后在main函数中调用修改Makefile,修改后的代码如下:

test: a.o b.o c.o
	gcc -o test $^
	
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<

执行:

make

结果:

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -c -o c.o c.c
gcc -o test a.o b.o c.o

运行:

./test

结果:

This is B
This is C

假想目标: .PHONY

1.我们想清除文件,我们在Makefile的结尾添加如下代码就可以了:

clean:
	rm *.o test

1).执行make:生成第一个可执行文件。

2).执行make clean: 清除所有文件,即执行:rm *.o test。

make后面可以带上目标名,也可以不带,如果不带目标名的话它就想生成第一个规则里面的第一个目标。


2.使用Makefile

执行:make [目标]

也可以不跟目标名,若无目标默认第一个目标。我们直接执行make的时候,会在makefile里面找到第一个目标然后执行下面的指令生成第一个目标。当我们执行make clean的时候,就会在Makefile里面找到clean这个目标,然后执行里面的命令,这个写法有些问题,原因是我们的目录里面没有clean这个文件,这个规则执行的条件成立,他就会执行下面的命令来删除文件。

如果:该目录下面有名为clean文件怎么办呢?

我们在该目录下创建一个名为“clean”的文件,然后重新执行:make然后make clean,结果(会有下面的提示:):

make: `clean' is up to date.

它根本没有执行我们的删除操作,这是为什么呢?

我们之前说,一个规则能过执行的条件:

1).目标文件不存在

2).依赖文件比目标新。


现在我们的目录里面有名为“clean”的文件,目标文件是有的,并且没有依赖文件,没有办法判断依赖文件的时间。这种写法会导致:有同名的"clean"文件时,就没有办法执行make clean操作。解决办法:我们需要把目标定义为假想目标,用关键字PHONY。

.PHONY: clean	  //把clean定义为假想目标。他就不会判断名为“clean”的文件是否存在,

然后在Makfile结尾添加.PHONY: clean语句,重新执行:make clean,就会执行删除操作。

变量

在makefile中有两种变量:

  • 1)简单变量(即时变量):
A := xxx   # A的值即刻确定,在定义时即确定

对于即时变量使用“:=”表示,它的值在定义的时候已经被确定了


  • 2)延时变量
B = xxx    # B的值使用到时才确定 

对于延时变量使用“=”表示。它只有在使用到的时候才确定,在定义/等于时并没有 确定下来。

想使用变量的时候使用“$”来引用,如果不想看到命令是,可以在命令的前面加上"@"符号,就不会显示命令本身。当我们执行make命令的时候,make这个指令本身,会把整个Makefile读进去,进行全部分析,然后解析里面的变量。常用的变量的定义如下:

:=   # 即时变量
=    # 延时变量
?=   # 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句
+=   # 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义
?=:如果这个变量在前面已经被定义了,这句话就不会起效果,

实例:

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

#D = 100ask
D ?= weidongshan

all:
	@echo A = $(A)
	@echo B = $(B)
	@echo D = $(D)

C += 123

执行:

make

结果:

A =
B = abc 123
D = weidongshan

分析:

1) A := $(C): A为即时变量,在定义时即确定,由于刚开始C的值为空,所以A的值也为空。

2) B = $(C): B为延时变量,只有使用到时它的值才确定,当执行make时,会解析Makefile里面的所用变量,所以先解析C = abc,然后解析C += 123,此时,C = abc 123,当执行:@echo B = $(B) B的值为 abc 123。

3) D ?= weidongshan: D变量在前面没有定义,所以D的值为weidongshan,如果在前面添加D = 100ask,最后D的值为100ask。

我们还可以通过命令行存入变量的值 例如:

执行:

make D=123456

里面的D ?= weidongshan这句话就不起作用了。

结果:

A =
B = abc 123
D = 123456

第007节_Makefile函数

makefile 里面可以包含很多函数,这些函数都是make本身实现的,下面我们来几个常用的函数。

引用一个函数用“$”。

函数foreach

函数foreach语法如下:

$(foreach var,list,text)

前两个参数,‘var’和‘list’,将首先扩展,注意最后一个参数‘text’此时不扩展;接着,对每一个‘list’扩展产生的字,将用来为‘var’扩展后命名的变量赋值;然后‘text’引用该变量扩展;因此它每次扩展都不相同。结果是由空格隔开的‘text’ 在‘list’中多次扩展的字组成的新的‘list’。‘text’多次扩展的字串联起来,字与字之间由空格隔开,如此就产生了函数foreach的返回值。

实例:

A = a b c
B = $(foreach f, &(A), $(f).o)

all:
	@echo B = $(B)

结果:

B = a.o b.o c.o

函数filter/filter-out

函数filter/filter-out语法如下:

$(filter pattern...,text)      # text中取出符合patten格式的值
$(filter-out pattern...,text)  # text中取出不符合patten格式的值

实例:

C = a b c d/

D = $(filter %/, $(C))
E = $(filter-out %/, $(C))

all:
        @echo D = $(D)
        @echo E = $(E)

结果:

D = d/
E = a b c

Wildcard

函数Wildcard语法如下:

$(wildcard pattern)   # pattern定义了文件名的格式, wildcard取出其中存在的文件

这个函数wildcard会以pattern这个格式,去寻找存在的文件,返回存在文件的名字。

实例:

在该目录下创建三个文件:a.c b.c c.c

files = $(wildcard *.c)

all:
        @echo files = $(files)

结果:

files = a.c b.c c.c

我们也可以用wildcard函数来判断,真实存在的文件 实例:

files2 = a.c b.c c.c d.c e.c  abc
files3 = $(wildcard $(files2))

all:
        @echo files3 = $(files3)

结果:

files3 = a.c b.c c.c

patsubst函数

函数patsubst语法如下:

$(patsubst pattern,replacement,$(var))

patsubst函数是从var变量里面取出每一个值,如果这个符合pattern格式,把它替换成replacement格式。

实例:

files2  = a.c b.c c.c d.c e.c abc

dep_files = $(patsubst %.c,%.d,$(files2))

all:
        @echo dep_files = $(dep_files)

结果:

dep_files = a.d b.d c.d d.d e.d abc

第008节_Makefile实例

前面讲了那么多Makefile的知识,现在开始做一个实例。

之前编译的程序002_syntax,有个缺陷,将其复制出来,新建一个003_example文件夹,放在里面。 在c.c里面,包含一个头文件c.h,在c.h里面定义一个宏,把这个宏打印出来。

c.c:

#include <stdio.h>
#include <c.h>

void func_c()
{
	printf("This is C = %d\n", C);
}

c.h:

#define C 1

然后上传编译,执行./test,打印出:

This is B
This is C =1

测试没有问题,然后修改c.h:

#define C 2

重新编译,发现没有更新程序,运行,结果不变,说明现在的Makefile存在问题。

为什么会出现这个问题呢, 首先我们test依赖c.o,c.o依赖c.c,如果我们更新c.c,会重新更新整个程序。 但c.o也依赖c.h,我们更新了c.h,并没有在Makefile上体现出来,导致c.h的更新,Makefile无法检测到。 因此需要添加:

c.o : c.c c.h

现在每次修改c.h,Makefile都能识别到更新操作,从而更新最后输出文件。

这样又冒出了一个新的问题,我们怎么为每个.c文件添加.h文件呢?对于内核,有几万个文件,不可能为每个文件依次写出其头文件。 因此需要做出改进,让其自动生成头文件依赖,可以参考这篇文章:http://blog.csdn.net/qq1452008/article/details/50855810

gcc -M c.c // 打印出依赖

gcc -M -MF c.d c.c  // 把依赖写入文件c.d

gcc -c -o c.o c.c -MD -MF c.d  // 编译c.o, 把依赖写入文件c.d

修改Makefile如下:

objs = a.o b.o c.o

dep_files := $(patsubst %,.%.d, $(objs))
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

test: $(objs)
	gcc -o test $^

ifneq ($(dep_files),)
include $(dep_files)
endif

%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

clean:
	rm *.o test

distclean:
	rm $(dep_files)
	
.PHONY: clean

首先用obj变量将.o文件放在一块。 利用前面讲到的函数,把obj里所有文件都变为.%.d格式,并用变量dep_files表示。 利用前面介绍的wildcard函数,判断dep_files是否存在。 然后是目标文件test依赖所有的.o文件。 如果dep_files变量不为空,就将其包含进来。 然后就是所有的.o文件都依赖.c文件,且通过-MD -MF生成.d依赖文件。 清理所有的.o文件和目标文件 清理依赖.d文件。

现在我门修改了任何.h文件,最终都会影响最后生成的文件,也没任何手工添加.h、.c、.o文件,完成了支持头文件依赖。

下面再添加CFLAGS,即编译参数。比如加上编译参数-Werror,把所有的警告当成错误。

CFLAGS = -Werror -Iinclude

…………


%.o : %.c
	gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

现在重新make,发现以前的警告就变成了错误,必须要解决这些错误编译才能进行。在a.c里面声明一下函数:

void func_b();
void func_c();

重新make,错误就没有了。

除了编译参数-Werror,还可以加上-I参数,指定头文件路径,-Iinclude表示当前的inclue文件夹下。 此时就可以把c.c文件里的#include ".h"改为#include <c.h>,前者表示当前目录,后者表示编译器指定的路径和GCC路径。

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