## 21.2 使用傳統程序語言進行編譯的簡單范例 經過上面的介紹之后，你應該比較清楚的知道源代碼、編譯器、函數庫與可執行文件之間的相關性了。 不過，詳細的流程可能還是不很清楚，所以，在這里我們以一個簡單的程序范例來說明整個編譯的過程喔！趕緊進入 Linux 系統，實地的操作一下下面的范例呢！ ### 21.2.1 單一程序：印出 Hello World 我們以 Linux 上面最常見的 C 語言來撰寫第一支程序！第一支程序最常作的就是..... 在屏幕上面印出“Hello World！”的字樣～當然， 這里我們是以簡單的 C 語言來撰寫，如果你對于 C 有興趣的話，那么請自行購買相關的書籍喔！ ^_^ 好了，不啰唆，立刻編輯第一支程序吧！  **Tips** 請先確認你的 Linux 系統里面已經安裝了 gcc 了喔！如果尚未安裝 gcc 的話，請先參考下一節的 RPM 安裝法，先安裝好 gcc 之后，再回來閱讀本章。 如果你已經有網絡了，那么直接使用“ yum groupinstall "Development Tools" ” 預先安裝好所需的所有軟件即可。 rpm 與 yum 均會在下一章介紹。 * 編輯程序碼，亦即源代碼 ``` [root@study ~]# vim hello.c <==用 C 語言寫的程序擴展名建議用 .c #include <stdio.h> int main（void） { printf（"Hello World\n"）; } ``` 上面是用 C 語言的語法寫成的一個程序文件。第一行的那個“ # ”并不是注解喔！如果你擔心輸入錯誤， 請到下面的鏈接下載這個文件： * [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/hello.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/hello.c) * 開始編譯與測試執行 ``` [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 <==此時會產生這個文件名 -rw-r--r--. 1 root root 71 Sep 4 11:32 hello.c [root@study ~]# ./a.out Hello World <==呵呵！成果出現了！ ``` 在默認的狀態下，如果我們直接以 gcc 編譯源代碼，并且沒有加上任何參數，則可執行文件的文件名會被自動設置為 a.out 這個文件名稱！ 所以你就能夠直接執行 ./a.out 這個可執行文件啦！上面的例子很簡單吧！那個 hello.c 就是源代碼，而 gcc 就是編譯器，至于 a.out 就是編譯成功的可執行 binary program 啰！ 咦！那如果我想要產生目標文件 （object file） 來進行其他的動作，而且可執行文件的文件名也不要用默認的 a.out ，那該如何是好？其實你可以將上面的第 2 個步驟改成這樣： ``` [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 <==就是被產生的目標文件 [root@study ~]# gcc -o hello hello.o [root@study ~]# ll hello* -rwxr-xr-x. 1 root root 8503 Sep 4 11:35 hello <==這就是可可執行文件！ -o 的結果 -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 ``` 這個步驟主要是利用 hello.o 這個目標文件制作出一個名為 hello 的可執行文件，詳細的 gcc 語法我們會在后續章節中繼續介紹！通過這個動作后，我們可以得到 hello 及 hello.o 兩個文件， 真正可以執行的是 hello 這個 binary program 喔！ 或許你會覺得，咦！只要一個動作作出 a.out 就好了，干嘛還要先制作目標文件再做成可執行文件呢？ 呵呵！通過下個范例，你就可以知道為什么啦！ ### 21.2.2 主、副程序鏈接：副程序的編譯 如果我們在一個主程序里面又調用了另一個副程序呢？這是很常見的一個程序寫法， 因為可以簡化整個程序的易讀性！在下面的例子當中，我們以 thanks.c 這個主程序去調用 thanks_2.c 這個副程序，寫法很簡單： * 撰寫所需要的主、副程序 ``` # 1\. 編輯主程序： [root@study ~]# vim thanks.c #include <stdio.h> int main（void） { printf（"Hello World\n"）; thanks_2（）; } # 上面的 thanks_2（）; 那一行就是調用副程序啦！ [root@study ~]# vim thanks_2.c #include <stdio.h> void thanks_2（void） { printf（"Thank you!\n"）; } ``` 上面這兩個文件你可以到下面下載： * [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) * 進行程序的編譯與鏈接 （Link） ``` # 2\. 開始將源代碼編譯成為可執行的 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 <==編譯產生的！ -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 <==編譯產生的！ [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 <==最終結果會產生這玩意兒 # 3\. 執行一下這個文件： [root@study ~]# ./thanks Hello World Thank you! ``` 知道為什么要制作出目標文件了嗎？由于我們的源代碼文件有時并非僅只有一個文件，所以我們無法直接進行編譯。 這個時候就需要先產生目標文件，然后再以鏈接制作成為 binary 可可執行文件。另外，如果有一天，你更新了 thanks_2.c 這個文件的內容，則你只要重新編譯 thanks_2.c 來產生新的 thanks_2.o ，然后再以鏈接制作出新的 binary 可可執行文件即可！而不必重新編譯其他沒有更動過的源代碼文件。 這對于軟件開發者來說，是一個很重要的功能，因為有時候要將偌大的源代碼全部編譯完成，會花很長的一段時間呢！ 此外，如果你想要讓程序在執行的時候具有比較好的性能，或者是其他的除錯功能時， 可以在編譯的過程里面加入適當的參數，例如下面的例子： ``` [root@study ~]# gcc -O -c thanks.c thanks_2.c <== -O 為產生最優化的參數 [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 為產生更詳細的編譯過程信息。上面的訊息為警告訊息 （warning） 所以不用理會也沒有關系！ ``` 至于更多的 gcc 額外參數功能，就得要 man gcc 啰～呵呵！可多的跟天書一樣～ ### 21.2.3 調用外部函數庫：加入鏈接的函數庫 剛剛我們都僅只是在屏幕上面印出一些字眼而已，如果說要計算數學公式呢？例如我們想要計算出三角函數里面的 sin （90度角）。要注意的是，大多數的程序語言都是使用徑度而不是一般我們在計算的“角度”， 180 度角約等于 3.14 徑度！嗯！那我們就來寫一下這個程序吧！ ``` [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）; } ``` 上面這個文件的內容可以在下面取得！ * [http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/sin.c](http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/sin.c) 那要如何編譯這支程序呢？我們先直接編譯看看： ``` [root@study ~]# gcc sin.c # 新的 GCC 會主動將函數抓進來給你用，所以只要加上 include <math.h> 就好了！ ``` 新版的 GCC 會主動幫你將所需要的函數庫抓進來編譯，所以不會出現怪異的錯誤訊息！ 事實上，數學函數庫使用的是 libm.so 這個函數庫，你最好在編譯的時候將這個函數庫納進去比較好～另外要注意， 這個函數庫放置的地方是系統默認會去找的 /lib, /lib64 ，所以你無須使用下面的 -L 去加入搜尋的目錄！ 而 libm.so 在編譯的寫法上，使用的是 -lm （lib 簡寫為 l 喔！） 喔！因此就變成： * 編譯時加入額外函數庫鏈接的方式： ``` [root@study ~]# gcc sin.c -lm -L/lib -L/lib64 <==重點在 -lm [root@study ~]# ./a.out <==嘗試執行新文件！ 1.000000 ``` 特別注意，使用 gcc 編譯時所加入的那個 -lm 是有意義的，他可以拆開成兩部份來看： * -l ：是“加入某個函數庫（library）”的意思， * m ：則是 libm.so 這個函數庫，其中， lib 與擴展名（.a 或 .so）不需要寫 所以 -lm 表示使用 libm.so （或 libm.a） 這個函數庫的意思～至于那個 -L 后面接的路徑呢？這表示： “我要的函數庫 libm.so 請到 /lib 或 /lib64 里面搜尋！” 上面的說明很清楚了吧！不過，要注意的是，由于 Linux 默認是將函數庫放置在 /lib 與 /lib64 當中，所以你沒有寫 -L/lib 與 -L/lib64 也沒有關系的！不過，萬一哪天你使用的函數庫并非放置在這兩個目錄下，那么 -L/path 就很重要了！否則會找不到函數庫喔！ 除了鏈接的函數庫之外，你或許已經發現一個奇怪的地方，那就是在我們的 sin.c 當中第一行“ #include <stdio.h>”，這行說的是要將一些定義數據由 stdio.h 這個文件讀入，這包括 printf 的相關設置。這個文件其實是放置在 /usr/include/stdio.h 的！那么萬一這個文件并非放置在這里呢？那么我們就可以使用下面的方式來定義出要讀取的 include 文件放置的目錄： ``` [root@study ~]# gcc sin.c -lm -I/usr/include ``` -I/path 后面接的路徑（ Path ）就是設置要去搜尋相關的 include 文件的目錄啦！不過，同樣的，默認值是放置在 /usr/include 下面，除非你的 include 文件放置在其他路徑，否則也可以略過這個項目！ 通過上面的幾個小范例，你應該對于 gcc 以及源代碼有一定程度的認識了，再接下來，我們來稍微整理一下 gcc 的簡易使用方法吧！ ### 21.2.4 gcc 的簡易用法 （編譯、參數與鏈結） 前面說過， gcc 為 Linux 上面最標準的編譯器，這個 gcc 是由 [GNU 計劃](http://www.gnu.org/)所維護的，有興趣的朋友請自行前往參考。既然 gcc 對于 Linux 上的 Open source 是這么樣的重要，所以下面我們就列舉幾個 gcc 常見的參數，如此一來大家應該更容易了解源代碼的各項功能吧！ ``` # 僅將源代碼編譯成為目標文件，并不制作鏈接等功能： [root@study ~]# gcc -c hello.c # 會自動的產生 hello.o 這個文件，但是并不會產生 binary 可執行文件。 # 在編譯的時候，依據作業環境給予最優化執行速度 [root@study ~]# gcc -O hello.c -c # 會自動的產生 hello.o 這個文件，并且進行最優化喔！ # 在進行 binary file 制作時，將鏈接的函數庫與相關的路徑填入 [root@study ~]# gcc sin.c -lm -L/lib -I/usr/include # 這個指令較常下達在最終鏈接成 binary file 的時候， # -lm 指的是 libm.so 或 libm.a 這個函數庫文件； # -L 后面接的路徑是剛剛上面那個函數庫的搜尋目錄； # -I 后面接的是源代碼內的 include 文件之所在目錄。 # 將編譯的結果輸出成某個特定文件名 [root@study ~]# gcc -o hello hello.c # -o 后面接的是要輸出的 binary file 文件名 # 在編譯的時候，輸出較多的訊息說明 [root@study ~]# gcc -o hello hello.c -Wall # 加入 -Wall 之后，程序的編譯會變的較為嚴謹一點，所以警告訊息也會顯示出來！ ``` 比較重要的大概就是這一些。另外，我們通常稱 -Wall 或者 -O 這些非必要的參數為旗標 （FLAGS），因為我們使用的是 C 程序語言，所以有時候也會簡稱這些旗標為 CFLAGS ，這些變量偶爾會被使用的喔！尤其是在后頭會介紹的 make 相關的用法時，更是重要的很吶！ ^_^