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== 编译简单的 C 程序 == C 语言经典的入门例子是 '''Hello World''',下面是一示例代码: #include <stdio.h> int main(void) { printf("Hello, world!\n"); return 0; } 我们假定该代码存为文件‘hello.c’。要用 '''gcc''' 编译该文件,使用下面的命令: $ gcc -Wall hello.c -o hello 该命令将文件‘hello.c’中的代码编译为机器码并存储在可执行文件 ‘hello’中。机器码的文件名是通过 '''-o''' 选项指定的。该选项通常作为命令行中的最後一个参数。如果被省略,输出文件默认为 ‘a.out’。 '''注意到'''如果当前目录中与可执行文件重名的文件已经存在,它将被覆盖。 选项 '''-Wall''' 开启编译器几乎所有常用的警告──'''强烈建议你始终使用该选项'''。编译器有很多其他的警告选项,但 '''-Wall''' 是最常用的。默认情况下GCC 不会产生任何警告信息。当编写 C 或 C++ 程序时编译器警告非常有助于检测程序存在的问题。 本例中,编译器使用了 ''-Wall'' 选项而没产生任何警告,因为示例程序是完全合法的。 要运行该程序,输入可执行文件的路径如下: $ ./hello Hello, world! 这将可执行文件载入内存,并使 CPU 开始执行其包含的指令。 路径 '''./''' 指代当前目录,因此 '''./hello''' 载入并执行当前目录下的可执行文件 ‘hello’。 == 捕捉错误 == 如上所述,当用 C 或 C++ 编程时,编译器警告是非常重要的助手。为了说明这一点,下面的例子包含一个微妙的错误:为一个整数值错误地指定了一浮点数控制符‘%f’。 #include <stdio.h> int main (void) { printf ("Two plus two is %f\n", 4); return 0; } 一眼看去该错误并不明显,但是它可被编译器捕捉到,只要启用了警告选项 '''-Wall'''。 编译上面的程序‘bad.c’,将得到如下的消息: $ gcc -Wall bad.c -o bad bad.c: In function 'main': bad.c:6: warning: double format, different type arg (arg 2) 这表明文件 ‘bad.c’第 6 行中的格式字符串用法不正确。GCC 的消息总是具有下面的格式 ''文件名:行号:消息''。编译器对错误与警告区别对待,前者将阻止编译,後者表明可能存在的问题但并不阻止程序编译。 本例中,对整数值来说,正确的格式控制符应该是 '''%d'''。 如果不启用 '''-Wall''',程序表面看起来编译正常,但是会产生不正确的结果: $ gcc bad.c -o bad $ ./bad Two plus two is 2.585495 显而易见,开发程序时不检查警告是非常危险的。如果有函数使用不当,将可能导致程序崩溃或产生错误的结果。开启编译器警告选项 '''-Wall''' 可捕捉 C 编程时的多数常见错误。 == 编译多个源文件 == 一个源程序可以分成几个文件。这样便于编辑与理解,尤其是程序非常大的时候。这也使各部分独立编译成为可能。 下面的例子中我们将程序 ''Hello World'' 分割成 3 个文件:‘main.c’,‘hello_fn.c’和头文件‘hello.h’。这是主程序‘main.c’: #include "hello.h" int main(void) { hello ("world"); return 0; } 在先前的例子‘hello.c’中,我们调用的是库函数 '''printf''',本例中我们用一个定义在文件‘hello_fn.c’中的函数 '''hello''' 取代它。 主程序中包含有头文件‘hello.h’,该头文件包含函数 '''hello''' 的声明。我们不需要在‘main.c’文件中包含系统头文件‘stdio.h’来声明函数 '''printf''',因为‘main.c’没有直接调用 '''printf'''。 文件‘hello.h’中的声明只用了一行就指定了函数 '''hello''' 的原型。 void hello (const char * name); 函数 '''hello''' 的定义在文件‘hello_fn.c’中: #include <stdio.h> #include "hello.h" void hello (const char * name) { printf ("Hello, %s!\n", name); } 语句 '''#include <FILE.h>''' 与 '''#include "FILE.h"'''有所不同:前者在搜索系统头文件目录之前将先在当前目录中搜索文件‘FILE.h’,后者只搜索系统头文件而不查看当前目录。 要用''gcc''编译以上源文件,使用下面的命令: $ gcc -Wall main.c hello_fn.c -o newhello 本例中,我们使用选项 '''-o''' 为可执行文件指定了一个不同的名字 '''newhello'''。注意到头文件‘hello.h’并未在命令行中指定。源文件中的的 '''#include "hello.h"''' 指示符使得编译器自动将其包含到合适的位置。 要运行本程序,输入可执行文件的路径名: $ ./newhello Hello, world! 源程序各部分被编译为单一的可执行文件,它与我们先前的例子产生的结果相同。 == 链接外部库 == 库是预编译的目标文件(object files)的集合,它们可被链接进程序。静态库以後缀为‘.a’的特殊的''存档文件(archive file)''存储。 标准系统库可在目录 '''/usr/lib''' 与 '''/lib''' 中找到。比如,在类 Unix 系统中 C 语言的数学库一般存储为文件 '''/usr/lib/libm.a'''。该库中函数的原型声明在头文件 '''/usr/include/math.h''' 中。C 标准库本身存储为 '''/usr/lib/libc.a''',它包含 ANSI/ISO C 标准指定的函数,比如‘printf’。对每一个 C 程序来说,libc.a 都默认被链接。 下面的是一个调用数学库 '''libm.a''' 中 '''sqrt''' 函数的的例子: #include <math.h> #include <stdio.h> int main (void) { double x = sqrt (2.0); printf ("The square root of 2.0 is %f\n", x); return 0; } 尝试单独从该文件生成一个可执行文件将导致一个链接阶段的错误: $ gcc -Wall calc.c -o calc /tmp/ccbR6Ojm.o: In function 'main': /tmp/ccbR6Ojm.o(.text+0x19): undefined reference to ‘sqrt’ 函数 '''sqrt''',未在本程序中定义也不在默认库‘libc.a’中;除非被指定,编译器也不会链接‘libm.a’。 为使编译器能将 '''sqrt''' 链接进主程序‘calc.c’,我们需要提供数学库‘libm.a’。一个容易想到但比较麻烦的做法是在命令行中显式地指定它: $ gcc -Wall calc.c /usr/lib/libm.a -o calc 函数库‘libm.a’包含所有数学函数的目标文件,比如'''sin''','''cos''','''exp''','''log'''及'''sqrt'''。链接器将搜索所有文件来找到包含 '''sqrt''' 的目标文件。 一旦包含 '''sqrt''' 的目标文件被找到,主程序就能被链接,一个完整的可执行文件就可生成了: $ ./calc The sqrare root of 2.0 is 1.414214 可执行文件包含主城许的机器码以及函数库‘libm.a’中 '''sqrt''' 对应的机器码。 为避免在命令行中指定长长的路径,编译器为链接函数库提供了快捷的选项‘-l’。例如,下面的命令 $ gcc -Wall calc.c -lm -o calc 与我们上面指定库全路径‘/usr/lib/libm.a’的命令等价。 一般来说,选项 '''-l'''''NAME''使链接器尝试链接系统库目录中的函数库文件 '''lib'''''NAME''.'''a'''。一个大型的程序通常要使用很多 '''-l''' 选项来指定要链接的数学库,图形库,网络库等。
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