要想读懂本文,你需要对C语言有基本的了解,本文将介绍如何使用gcc
编译器。首先,我们介绍如何在命令行方式下使用编译器编译简单的C源代
码。然后,我们简要介绍一下编译器究竟作了那些工作,以及如何控制编译过程。我们也简要介绍了调试器的使用方法。
GCC rules
你能想象使用封闭源代码的私有编译器编译自由软件吗?你怎么知道编译器在你的可执行文件中加入了什么?可能会加入各种后门和木马。
Ken Thompson是一个著名的黑客,他编写了一个编译器,当编译器编译自己时,就在'login'程序中留下后门和永久的木马。请到这里阅读他对这个杰作的描述。幸运的是,我们有了gcco 当你进行con figure;make;make in stall时,gcc在幕后做了很多繁重的工作。如何才能让gcc为我们工作呢?我们将开始编写一
个纸牌游戏,不过我们只是为了演示编译器的功能,所以尽可能地精简了代码。我们将从头开始一步地做,以便理解编译过程,了解为了制作可执行文件需要做些什么,按什么顺序做。我们将看看如何编译C程序,以及如何使用编
译选项让gcc按照我们的要求工作。步骤(以及所用工具)如下:
预编译(gcc -E)编译(gcc),汇编(as),和连接(Id)。
开始...
首先,我们应该知道如何调用编译器。实际上,这很简单。我们将从那个著名的第一个C程序开始。(各位老前辈,请原谅我)。
#include <stdio.h>
int main(){printf("Hello World!\n");}把这个文件保存为game.c。你可以在命令
行下编译它:
gcc game.c
在默认情况下,C编译器将生成一个名为a.out的可执行文件。你可以键入如下命令运行它:
a.out
Hello World
每一次编译程序时,新的 a.out 将覆盖原来的程序。你无法知道是哪个程序
创建了 a.out。我们可以通过使用-o编译选项,告诉gcc我们想把可执行文件叫什么名字。我们将把这个程序叫做game,我们可以使用任何名字,因为C没有Java那
样的命名限制。
gcc -o game game.c
game
Hello World
到现在为止,我们离一个有用的程序还差得很远。如果你觉得沮丧,你可以想一想我们已经编译并运行了一个程序。因为我们将一点为这个程序添加功能,所以我们必须保证让它能够运行。似乎每个刚开始学编程的程序员都想一下子编一个1000 行的程序,然后一次修改所有的错误。没有人,我是说没有人,能做到这个。你应该先编一个可以运行的小程序,修改它,然后再次让它运行。这可以限制你一次修改的错误数量。另外,你知道刚才做了哪些修改使程序无法运行,因此你知道应该把注意力放在哪里。这可以防止这样的情况出现:
你认为你编写的东西应该能够工作,它也能通过编译,但它就是不能运行。请切记,能够通过编译的程序并不意味着它是正确的。
下一步为我们的游戏编写一个头文件。头文件把数据类型和函数声明集中到了一处。这可以保证数据结构定义的一致性,以便程序的每一部分都能以同样的方式看待一切事情。
#ifndef DECK_H
#define DECK_H
#define DECKSIZE 52
c语言编译器怎么用?typedef struct deck_t{int card[DECKSIZE];
/* number of cards used */
int dealt;
}deck_t;
#endif /* DECK_H */
把这个文件保存为deck.h。只能编译.c文件,所以我们必须修改game.c。在game.c的第2行,写上#include"deck.h"。在第5行写上deck_tdeck;。为了保证我们没有搞错,把它重新编译一次。
gcc -o game game.c
如果没有错误,就没有问题。如果编译不能通过,那么就修改它直到能通过为止。预编译
编译器是怎么知道deck_t类型是什么的呢?因为在预编译期间,它实际上把"deck.h"文件复制到了"game.c"文件中。源代码中的预编译指示以"#"为前缀。你可以通过在gcc后加上-E选项来调用预编译器。
几乎有3200 行的输出!其中大多数来自stdio.h 包含文件,但是如果你查看这个文件的话,我们的声明也在那里。如果你不用-o选项指定输出文件名的话,它就输出到控制台。预编译过程通过完成三个主要任务给了代码很大的灵活性。
把"in clude"的文件拷贝到要编译的源文件中。
用实际值替代"define"的文本。
在调用XX的地方进行XX替换。
这就使你能够在整个源文件中使用符号常量(即用DECKSIZ表示一付牌中的纸牌数量),而符号常量是在一个地方定义的,如果它的值发生了变化,所有使用符号常量的地方都能自动更新。在实践中,你几乎不需要单独使用-E选项,而是让它把输出传送给编译器。
编译
作为一个中间步骤,gcc 把你的代码翻译成汇编语言。它一定要这样做,它必须通过分析你的代码搞清楚你究竟想要做什么。如果你犯了语法错误,它就会告诉
你,这样编译就失败了。
人们有时会把这一步误解为整个过程。但是,实际上还有许多工作要gcc 去做呢。
汇编
as把汇编语言代码转换为目标代码。事实上目标代码并不能在CPU上运行,但它离完成已经很近了。编译器选项-c把.C文件转换为以.0为扩展名的目标文件。如果我们运行gcc -c game.c
我们就自动创建了一个名为game.o的文件。这里我们碰到了一个重要的问题。我们可以用任意一个.c文件创建一个目标文件。正如我们在下面所看到的,在连接步骤中我们可以把这些目标文件组合成可执行
文件。让我们继续介绍我们的例子。因为我们正在编写一个纸牌游戏,我们已经把一付牌定义为deck_t,我们将编写一个洗牌函数。这个函数接受一个指向deck类型的指针,
并把一付随机的牌装入deck类型。它使用'drawn'数组跟踪记录那些牌已经用过了。这个具有DECKSIZ个元素的数组可以防止我们重复使用一张牌。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "deck.h"
static time_t seed = 0;
void shuffle(deck_t *pdeck){/* Keeps track of what numbers have been used */ int drawn[DECKSIZE] = {0};
int i;
/
* One time initialization of rand */
if(0 == seed){seed = time(NULL);
srand(seed);}for(i = 0; i < DECKSIZE; i++){int value = -1;
do{value = rand() % DECKSIZE;}while(drawn[value] != 0);
/* mark value as used */
drawn[value] = 1;
/* debug statement */
printf("%i\n", value);
pdeck->card[i] = value;}pdeck->dealt = 0;
return;}把这个文件保存为shuffle.c。我们在这个代码中加入了一条调试语句,以便运行时,能输出所产生的牌号。这并没有为我们的程序添加功能,但是现在到了关键时刻,我们看看究竟发生了什么。因为我们的游戏还在初级阶段,我们没有别的办法确定我们的函数是否实现了我们要求的功能。使用那条pri
ntf 语句,我们就能准确地知道现在究竟发生了什么,以便在开始下一阶段之前我们知道牌已经洗好了。在我们对它的工作感到满意之后,我们可以把那一行语句从代码中删掉。这种调试程序的技术看起来很粗糙,但它使用最少的语句完成了调试任务。以后我们再介绍更复杂的调试器。请注意两个问题。
我们用传址方式传递参数,你可以从'&' (取地址)操作符看出来。这把变量的机器地址传递给了函数,因此函数自己就能改变变量的值。也可以使用全局变量编写程序,但是应该尽量少使用全局变量。指针是C的一个重要组成部分,你应该充分地理解它。
我们在一个新的.c文件中使用函数调用。操作系统总是寻名为'main'的函数,并从那里开始执行。shuffle.c中没有'main'函数,因此不能编译为独立的可执行文件。我们必须把它与另一个具有'main'函数并调用'shuffle'的程序组合起来。
运行命令
gcc -c shuffle.c
并确定它创建了一个名为shuffle.o 的新文件。编辑game.c 文件,在第7 行,在deck_t 类型的变量deck 声明之后,加上下面这一行:
shuffle(&deck);
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