21.2 使用传统程序语言进行编译的简单范例
最后更新于：2022-04-01 22:16:43
## 21.2 使用传统程序语言进行编译的简单范例
经过上面的介绍之后，你应该比较清楚的知道源代码、编译器、函数库与可执行文件之间的相关性了。 不过，详细的流程可能还是不很清楚，所以，在这里我们以一个简单的程序范例来说明整个编译的过程喔！赶紧进入 Linux 系统，实地的操作一下下面的范例呢！
### 21.2.1 单一程序：印出 Hello World
我们以 Linux 上面最常见的 C 语言来撰写第一支程序！第一支程序最常作的就是..... 在屏幕上面印出“Hello World！”的字样～当然， 这里我们是以简单的 C 语言来撰写，如果你对于 C 有兴趣的话，那么请自行购买相关的书籍喔！ ^_^ 好了，不啰唆，立刻编辑第一支程序吧！
**Tips** 请先确认你的 Linux 系统里面已经安装了 gcc 了喔！如果尚未安装 gcc 的话，请先参考下一节的 RPM 安装法，先安装好 gcc 之后，再回来阅读本章。 如果你已经有网络了，那么直接使用“ yum groupinstall "Development Tools" ” 预先安装好所需的所有软件即可。 rpm 与 yum 均会在下一章介绍。
* 编辑程序码，亦即源代码
```
[root@study ~]# vim hello.c <==用 C 语言写的程序扩展名建议用 .c
#include <stdio.h>
int main（void）
{
printf（"Hello World\n"）;
}
```
上面是用 C 语言的语法写成的一个程序文件。第一行的那个“ # ”并不是注解喔！如果你担心输入错误， 请到下面的链接下载这个文件：
* [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/hello.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/hello.c)
* 开始编译与测试执行
```
[root@study ~]# gcc hello.c
[root@study ~]# ll hello.c a.out
-rwxr-xr-x. 1 root root 8503 Sep 4 11:33 a.out <==此时会产生这个文件名
-rw-r--r--. 1 root root 71 Sep 4 11:32 hello.c
[root@study ~]# ./a.out
Hello World <==呵呵！成果出现了！
```
在默认的状态下，如果我们直接以 gcc 编译源代码，并且没有加上任何参数，则可执行文件的文件名会被自动设置为 a.out 这个文件名称！ 所以你就能够直接执行 ./a.out 这个可执行文件啦！上面的例子很简单吧！那个 hello.c 就是源代码，而 gcc 就是编译器，至于 a.out 就是编译成功的可执行 binary program 啰！ 咦！那如果我想要产生目标文件 （object file） 来进行其他的动作，而且可执行文件的文件名也不要用默认的 a.out ，那该如何是好？其实你可以将上面的第 2 个步骤改成这样：
```
[root@study ~]# gcc -c hello.c
[root@study ~]# ll hello*
-rw-r--r--. 1 root root 71 Sep 4 11:32 hello.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Sep 4 11:34 hello.o <==就是被产生的目标文件
[root@study ~]# gcc -o hello hello.o
[root@study ~]# ll hello*
-rwxr-xr-x. 1 root root 8503 Sep 4 11:35 hello <==这就是可可执行文件！ -o 的结果
-rw-r--r--. 1 root root 71 Sep 4 11:32 hello.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Sep 4 11:34 hello.o
[root@study ~]# ./hello
Hello World
```
这个步骤主要是利用 hello.o 这个目标文件制作出一个名为 hello 的可执行文件，详细的 gcc 语法我们会在后续章节中继续介绍！通过这个动作后，我们可以得到 hello 及 hello.o 两个文件， 真正可以执行的是 hello 这个 binary program 喔！ 或许你会觉得，咦！只要一个动作作出 a.out 就好了，干嘛还要先制作目标文件再做成可执行文件呢？ 呵呵！通过下个范例，你就可以知道为什么啦！
### 21.2.2 主、副程序链接：副程序的编译
如果我们在一个主程序里面又调用了另一个副程序呢？这是很常见的一个程序写法， 因为可以简化整个程序的易读性！在下面的例子当中，我们以 thanks.c 这个主程序去调用 thanks_2.c 这个副程序，写法很简单：
* 撰写所需要的主、副程序
```
# 1\. 编辑主程序：
[root@study ~]# vim thanks.c
#include <stdio.h>
int main（void）
{
printf（"Hello World\n"）;
thanks_2（）;
}
# 上面的 thanks_2（）; 那一行就是调用副程序啦！
[root@study ~]# vim thanks_2.c
#include <stdio.h>
void thanks_2（void）
{
printf（"Thank you!\n"）;
}
```
上面这两个文件你可以到下面下载：
* [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/thanks.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/thanks.c)
* [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/thanks_2.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/thanks_2.c)
* 进行程序的编译与链接 （Link）
```
# 2\. 开始将源代码编译成为可执行的 binary file ：
[root@study ~]# gcc -c thanks.c thanks_2.c
[root@study ~]# ll thanks*
-rw-r--r--. 1 root root 75 Sep 4 11:43 thanks_2.c
-rw-r--r--. 1 root root 1496 Sep 4 11:43 thanks_2.o <==编译产生的！
-rw-r--r--. 1 root root 91 Sep 4 11:42 thanks.c
-rw-r--r--. 1 root root 1560 Sep 4 11:43 thanks.o <==编译产生的！
[root@study ~]# gcc -o thanks thanks.o thanks_2.o
[root@study ~]# ll thanks*
-rwxr-xr-x. 1 root root 8572 Sep 4 11:44 thanks <==最终结果会产生这玩意儿
# 3\. 执行一下这个文件：
[root@study ~]# ./thanks
Hello World
Thank you!
```
知道为什么要制作出目标文件了吗？由于我们的源代码文件有时并非仅只有一个文件，所以我们无法直接进行编译。 这个时候就需要先产生目标文件，然后再以链接制作成为 binary 可可执行文件。另外，如果有一天，你更新了 thanks_2.c 这个文件的内容，则你只要重新编译 thanks_2.c 来产生新的 thanks_2.o ，然后再以链接制作出新的 binary 可可执行文件即可！而不必重新编译其他没有更动过的源代码文件。 这对于软件开发者来说，是一个很重要的功能，因为有时候要将偌大的源代码全部编译完成，会花很长的一段时间呢！
此外，如果你想要让程序在执行的时候具有比较好的性能，或者是其他的除错功能时， 可以在编译的过程里面加入适当的参数，例如下面的例子：
```
[root@study ~]# gcc -O -c thanks.c thanks_2.c <== -O 为产生最优化的参数
[root@study ~]# gcc -Wall -c thanks.c thanks_2.c
thanks.c: In function ‘main’:
thanks.c:5:9: warning: implicit declaration of function ‘thanks_2’ [-Wimplicit-function-declaration]
thanks_2（）;
^
thanks.c:6:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]
}
^
# -Wall 为产生更详细的编译过程信息。上面的讯息为警告讯息 （warning） 所以不用理会也没有关系！
```
至于更多的 gcc 额外参数功能，就得要 man gcc 啰～呵呵！可多的跟天书一样～
### 21.2.3 调用外部函数库：加入链接的函数库
刚刚我们都仅只是在屏幕上面印出一些字眼而已，如果说要计算数学公式呢？例如我们想要计算出三角函数里面的 sin （90度角）。要注意的是，大多数的程序语言都是使用径度而不是一般我们在计算的“角度”， 180 度角约等于 3.14 径度！嗯！那我们就来写一下这个程序吧！
```
[root@study ~]# vim sin.c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main（void）
{
float value;
value = sin （ 3.14 / 2 ）;
printf（"%f\n",value）;
}
```
上面这个文件的内容可以在下面取得！
* [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/sin.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/sin.c)
那要如何编译这支程序呢？我们先直接编译看看：
```
[root@study ~]# gcc sin.c
# 新的 GCC 会主动将函数抓进来给你用，所以只要加上 include <math.h> 就好了！
```
新版的 GCC 会主动帮你将所需要的函数库抓进来编译，所以不会出现怪异的错误讯息！ 事实上，数学函数库使用的是 libm.so 这个函数库，你最好在编译的时候将这个函数库纳进去比较好～另外要注意， 这个函数库放置的地方是系统默认会去找的 /lib, /lib64 ，所以你无须使用下面的 -L 去加入搜寻的目录！ 而 libm.so 在编译的写法上，使用的是 -lm （lib 简写为 l 喔！） 喔！因此就变成：
* 编译时加入额外函数库链接的方式：
```
[root@study ~]# gcc sin.c -lm -L/lib -L/lib64 <==重点在 -lm
[root@study ~]# ./a.out <==尝试执行新文件！
1.000000
```
特别注意，使用 gcc 编译时所加入的那个 -lm 是有意义的，他可以拆开成两部份来看：
* -l ：是“加入某个函数库（library）”的意思，
* m ：则是 libm.so 这个函数库，其中， lib 与扩展名（.a 或 .so）不需要写
所以 -lm 表示使用 libm.so （或 libm.a） 这个函数库的意思～至于那个 -L 后面接的路径呢？这表示： “我要的函数库 libm.so 请到 /lib 或 /lib64 里面搜寻！”
上面的说明很清楚了吧！不过，要注意的是，由于 Linux 默认是将函数库放置在 /lib 与 /lib64 当中，所以你没有写 -L/lib 与 -L/lib64 也没有关系的！不过，万一哪天你使用的函数库并非放置在这两个目录下，那么 -L/path 就很重要了！否则会找不到函数库喔！
除了链接的函数库之外，你或许已经发现一个奇怪的地方，那就是在我们的 sin.c 当中第一行“ #include <stdio.h>”，这行说的是要将一些定义数据由 stdio.h 这个文件读入，这包括 printf 的相关设置。这个文件其实是放置在 /usr/include/stdio.h 的！那么万一这个文件并非放置在这里呢？那么我们就可以使用下面的方式来定义出要读取的 include 文件放置的目录：
```
[root@study ~]# gcc sin.c -lm -I/usr/include
```
-I/path 后面接的路径（ Path ）就是设置要去搜寻相关的 include 文件的目录啦！不过，同样的，默认值是放置在 /usr/include 下面，除非你的 include 文件放置在其他路径，否则也可以略过这个项目！
通过上面的几个小范例，你应该对于 gcc 以及源代码有一定程度的认识了，再接下来，我们来稍微整理一下 gcc 的简易使用方法吧！
### 21.2.4 gcc 的简易用法 （编译、参数与链结）
前面说过， gcc 为 Linux 上面最标准的编译器，这个 gcc 是由 [GNU 计划](http://www.gnu.org/)所维护的，有兴趣的朋友请自行前往参考。既然 gcc 对于 Linux 上的 Open source 是这么样的重要，所以下面我们就列举几个 gcc 常见的参数，如此一来大家应该更容易了解源代码的各项功能吧！
```
# 仅将源代码编译成为目标文件，并不制作链接等功能：
[root@study ~]# gcc -c hello.c
# 会自动的产生 hello.o 这个文件，但是并不会产生 binary 可执行文件。
# 在编译的时候，依据作业环境给予最优化执行速度
[root@study ~]# gcc -O hello.c -c
# 会自动的产生 hello.o 这个文件，并且进行最优化喔！
# 在进行 binary file 制作时，将链接的函数库与相关的路径填入
[root@study ~]# gcc sin.c -lm -L/lib -I/usr/include
# 这个指令较常下达在最终链接成 binary file 的时候，
# -lm 指的是 libm.so 或 libm.a 这个函数库文件；
# -L 后面接的路径是刚刚上面那个函数库的搜寻目录；
# -I 后面接的是源代码内的 include 文件之所在目录。
# 将编译的结果输出成某个特定文件名
[root@study ~]# gcc -o hello hello.c
# -o 后面接的是要输出的 binary file 文件名
# 在编译的时候，输出较多的讯息说明
[root@study ~]# gcc -o hello hello.c -Wall
# 加入 -Wall 之后，程序的编译会变的较为严谨一点，所以警告讯息也会显示出来！
```
比较重要的大概就是这一些。另外，我们通常称 -Wall 或者 -O 这些非必要的参数为旗标 （FLAGS），因为我们使用的是 C 程序语言，所以有时候也会简称这些旗标为 CFLAGS ，这些变量偶尔会被使用的喔！尤其是在后头会介绍的 make 相关的用法时，更是重要的很呐！ ^_^
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