from:第009课 gcc和arm-linux-gcc和MakeFile
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 |
-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)的文件插入源文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择需要使用的代码,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成汇编代码,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。
helo.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,在将.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文件大了很多,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缴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比原来的文件大得多。
-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时所需的全部库,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,我们把笔记记到记事本中,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:我们的电脑中内存有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的格子,每个格子(字节)都可以放入一个数据,如下图所示。
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。
下面写一个小程序进行测试,实例:
poniter_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*,char**类型所占据的字节数。
编译:
gcc -o poniter_test poniter_test.c
运行程序:
./poniter_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字节表示指针,我们可以测试一下32位的机器编译:
编译:
gcc -m32 -o pointer_test poniter_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:367:25: 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 lib32readline6-dev
重新编译:
gcc -m32 -o pinter_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字节来存储的。
总结:
1. 所有变量不论是普通变量(char,int)还是指针变量,都存在于内存中。
2. 所有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 **)); 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。
步骤二
我们包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,那么存储变量的地址空间就会白白浪费。
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 pc = &c; // 把字符变量c的地址赋值给指针变量pc
然后把赋值后的变量值答应出来
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
从运行的结构看来,字符变量和指针变量的地址编号发生了变化,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‘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:低字节数据放在低地址,高字节的数据放在高地址。在内存中存储的格式如下图:
步骤三
我们定义的指针类型变量,要使用它。
用指针来取值,‘*’:表示取指针变量存储地址的数据。
我们在test0()函数里添加如下代码:
printf("*pc = %c\n",*pc);
编译:
gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c
运行:
./poniter_test
运行结果:
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存储的内容是字符变量c的地址,所以*pc就相当于取字符变量c的内容。如图
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 **)); // 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=0xff8a6df0 &pi=0xff8a6df4 &pc=0xff8a6df8
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:
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。
/*第二布: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=0xff9463c0 &pi=0xff9463c4 &pc=0xff9463c8 ia = 0x12345678 pi = 0xff9463c0 pc = 0xff9463c0
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:
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);
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=0xffdf73e0 &pi=0xffdf73e4 &pc=0xffdf73e8 ia = 0x12345678 pi = 0xffdf73e0 pc = 0xffdf73e0 pi=0x12345678 pc = 0xffdf73e0 *pc = 0x78 pc = 0xffdf73e1 *pc = 0x56 pc = 0xffdf73e2 *pc = 0x34 pc = 0xffdf73e3 *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:
结论:
1.指针变量锁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:变量在内存中的起始地址。
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的首地址赋值给字符指针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); /*第二布: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); }
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 **)); // 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占用的内存是连续的。0x41(的ascii码值‘A’),0x42(的ascii码值‘B’),0x43(的ascii码值‘C’)。
如图:
实例3
我们在pointer_test.c的文件中写一个函数test3()。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锁指向的数据,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",ia); printf("&pi = %p\n",&pi); /*第二布: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); }
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个怨毒的整型数组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是整型变量指针,并且整型变量占用4个字节,所以整型指针变量pi是以4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)。
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为为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:
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 *pc1="abc";
pc1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,我们呢写一个程序来实验一下:
文件a.c
#include <stdio.h> int main() { func_b(); return 0; }
文件b.c
#include <stdio.h> void func_b() { printf("This is B \r\n"); }
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链接起来得到一个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:对所有文件都要再处理一次,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,这都没有什么问题,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,我们只修改了一个文件,所有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起,比如:
编译:
gcc -c -o a.o a.c gcc -c -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就会重新编译,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。
那么问题来了,怎么知道哪些文件被更新/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
makefile最基本的语法规则:
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 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
我们来做一个实验:
在更改目录下我们写一个Makefile文件
文件:Makefile
test: a.o b.o gcc -o test a.o b.o a.o : a.c gcc -c -o a.o a.c b.o : b.c 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,它就会认为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,我们再次运行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 来更新b.o文件。现在a.o,b.o都有了,其中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:
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
我们同事同事修改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的规则起始还是比较简单的。
规则是Makefile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。