2020年03月20日 | 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

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#开头的命令被称为预处理命令，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)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，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为汇编代码，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。

hello.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, 

再将.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代码大了很多，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加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原来大了很多。

 -lc：链接libc库文件，其中libc库文件中就实现了printf等函数。

1

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所需要的全部库，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，我们把笔记写到记事本中，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。

下面写个小程序进行测试，实例：

point_test.c

#include

int main(int argc, char *argv[])

{

    printf("sizeof(char   ) = %dn",sizeof(char   ));

    printf("sizeof(int    ) = %dn",sizeof(int     ));

    printf("sizeof(char  *) = %dn",sizeof(char  *));   

    printf("sizeof(char  **) = %dn",sizeof(char **));  

    return 0;

}

根据程序可以看出来，函数的功能是输出,char,int,char **类型所占据的字节数；

编译

gcc -o pointer_test pointer_test.c

运行应用程序：

 ./pointer_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个字节表示指针，我们可以测试一下用32位的机器编译

编译：

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_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:374:25: 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 lib32readline-gplv2-dev

重新编译

 gcc -m32 -o pointer_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个字节来存储的，

总结：

所用变量不论是普通变量(char,int)还是指针变量，都存在内存中。

所用变量都可以保存某些值。

怎么使用指针?

取值

移动指针

实例0

步骤一

#include

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  =%pn",&c);

    printf("&pc =%pn",&pc);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

    printf("sizeof(char   ) = %dn",sizeof(char   ));

    printf("sizeof(int    ) = %dn",sizeof(int    ));   

    printf("sizeof(char  *) = %dn",sizeof(char  *));

    printf("sizeof(char **) = %dn",sizeof(char **));   

    printf("//==============n");

    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，如下图所示，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

我们把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，那么存储该变量的地址空间就会白白浪费，就相当于买个房子不住，就会白白浪费掉。

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c 

pc = &c; //把字符变量c的地址赋值给指针变量pc

然后把赋值后变量的值打印出来

 printf("c  =%cn",c);

 printf("pc =%pn",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 

从运行的结构来看字符变量和指针变量的地址编号发成了变化，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存储的内容是字符‘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：低字节的数据放在低地址，高字节的数据放在高地址。在内存中的存储格式如下图所示。

步骤三

我们辛辛苦苦定义的指针类型变量，我们要把他用起来了，下面我们来分析一下，用指针来取值，‘*’：表示取指针变量存储地址的数据。

我们在test0()函数里面添加如下代码：

 printf("*pc =%cn",*pc);   

 printf("//=================n");

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  =0xfff59ea7

 &pc =0xfff59ea8

 c  =A

 pc =0xfff59ea7

 *pc =A

 //=================

指针变量pc存储的内容是是字符变量c的地址，所以*pc就想相当于取字符变量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 =%pn",&ia);

    printf("&pi =%pn",&pi);    

    printf("&pc =%pn",&pc);

}

main.c

int main(int argc, char *argv[])

{

    printf("sizeof(char   ) = %dn",sizeof(char   ));

    printf("sizeof(int    ) = %dn",sizeof(int    ));   

    printf("sizeof(char  *) = %dn",sizeof(char  *));

    printf("sizeof(char **) = %dn",sizeof(char **));   

    printf("//==============n");

    //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 =0xffc936e4

 &pi =0xffc936e8

 &pc =0xffc936ec

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。

/*第二步：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%xn",ia);    

    printf("pi =%pn",pi);      

    printf("pc =%pn",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 = 0xffb6f724

 &pi = 0xffb6f728

 &pc = 0xffb6f72c

 ia = 0x12345678

 pi = 0xffb6f724

 pc = 0xffb6f724

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，完成所述要求

 /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/

    printf("*pi =0x%xn",*pi);          

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc); pc=pc+1;

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc); pc=pc+1;

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc); pc=pc+1;

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc);  

    printf("//=================n");

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 =0xffee0930

 &pi =0xffee0934

 &pc =0xffee0938

 ia =0x12345678

 pi =0xffee0930

 pc =0xffee0930

 *pi =0x12345678

 pc =0xffee0930  *pc =0x78

 pc =0xffee0931  *pc =0x56

 pc =0xffee0932  *pc =0x34

 pc =0xffee0933  *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：

指针变量所存储的内容是所指向的变量在内存中的起始地址。

&变量：

目的：获得变量在内存中的地址; 

返回：变量在内存中起始地址;

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的首地址复制给字符指针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  =%pn",ca);

    printf("&pc =%pn",&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ca[3]={'A','B','C'};

    pc = ca;

    printf("pc =%pn",pc);

    /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc); pc=pc+1;

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc); pc=pc+1;

    printf("pc =%pt",pc);  printf("*pc =0x%xn",*pc);  

    printf("//=================n");            

}

main()函数

int main(int argc,char **argv)

{

    printf("sizeof(char   )=%dn",sizeof(char   ));