摘要:
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。幸运的是，我们有了gcc。当你进行 configure; make;
make install 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 (ld)。
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
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
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_t deck;。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。
gcc -E -o game_precompile.txt game.c
wc -l game_precompile.txt
3199 game_precompile.txt
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。
1. 把"include"的文件拷贝到要编译的源文件中。
2. 用实际值替代"define"的文本。
3. 在调用宏的地方进行宏替换。
这就使你能够在整个源文件中使用符号常量（即用DECKSIZE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 .o 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DECKSIZE个元素的数组可以防止我们
重复使用一张牌。
#include
#include
#include
#include "deck.h"
static time_t seed = 0;
void shuffle(deck_t *pdeck)
{
/* Keeps track of what numbers have been used */
int drawn[DECKSIZE] = ;
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printf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。
1. 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。
2. 我们在一个新的 .c 文件中使用函数调用。操作系统总是寻找名为'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);
现在，如果我们还象以前一样创建可执行文件，我们就会得到一个错误
gcc -o game game.c
/tmp/ccmiHnJX.o: In function `main':
/tmp/ccmiHnJX.o(.text+0xf): undefined reference to `shuffle'
collect2: ld returned 1 exit status
编译成功了，因为我们的语法是正确的。但是连接步骤却失败了，因为我们没有
告诉编译器'shuffle'函数在哪里。那么，到底什么是连接？我们怎样告诉编译
器到哪里寻找这个函数呢？
连接
连接器ld，使用下面的命令，接受前面由 as 创建的目标文件并把它转换为可执
行文件
gcc -o game game.o shuffle.o
这将把两个目标文件组合起来并创建可执行文件 game。
连接器从shuffle.o目标文件中找到 shuffle 函数，并把它包括进可执行文件。
目标文件的真正好处在于，如果我们想再次使用那个函数，我们所要做的就是包
含"deck.h" 文件并把 shuffle.o 目标文件连接到新的可执行文件中。
象这样的代码重用是经常发生的。虽然我们并没有编写前面作为调试语句调用的
printf 函数，连接器却能从我们用 #include
到它的声明，并把存储在C库（/lib/libc.so.6）中的目标代码连接进来。这种
方式使我们可以使用已能正确工作的其他人的函数，只关心我们所要解决的问题
。这就是为什么头文件中一般只含有数据和函数声明，而没有函数体。一般，你
可以为连接器创建目标文件或函数库，以便连接进可执行文件。我们的代码可能
产生问题，因为在头文件中我们没有放入任何函数声明。为了确保一切顺利，我
们还能做什么呢？
另外两个重要选项
-Wall 选项可以打开所有类型的语法警告，以便帮助我们确定代码是正确的，并
且尽可能实现可移植性。当我们使用这个选项编译我们的代码时，我们将看到下
述警告：
game.c:9: warning: implicit declaration of function `shuffle'
这让我们知道还有一些工作要做。我们需要在头文件中加入一行代码，以便告诉
编译器有关 shuffle 函数的一切，让它可以做必要的检查。听起来象是一种狡
辩，但这样做 可以把函数的定义与实现分离开来，使我们能在任何地方使用我
们的函数，只要包含新的头文件 并把它连接到我们的目标文件中就可以了。下
面我们就把这一行加入deck.h中。
void shuffle(deck_t *pdeck);
这就可以消除那个警告信息了。
另一个常用编译器选项是优化选项 -O# (即 -O2)。 这是告诉编译器你需要什么
级别的优化。编译器具有一整套技巧可以使你的代码运行得更快一点。对于象我
们这种小程序，你可能注意不到差别，但对于大型程序来说，它可以大幅度提高
运行速度。你会经常碰到它，所以你应该知道它的意思。
调试
我们都知道，代码通过了编译并不意味着它按我们得要求工作了。你可以使
用下面的命令验证是否所有的号码都被使用了
game | sort - n | less
并且检查有没有遗漏。如果有问题我们该怎么办？我们如何才能深入底层查
找错误呢？
你可以使用调试器检查你的代码。大多数发行版都提供著名的调试器：gdb。如
果那些众多的命令行选项让你感到无所适从，那么你可以使用KDE提供的一个很
好的前端工具 KDbg。还有一些其它的前端工具，它们都很相似。要开始调试，
你可以选择 File->Executable 然后找到你的 game 程序。当你按下F5键或选择
Execution->从菜单运行时，你可以在另一个窗口中看到输出。怎么回事？在那
个窗口中我们什么也看不到。不要担心，KDbg没有出问题。问题在于我们在可执
行文件中没有加入任何调试信息，所以KDbg不能告诉我们内部发生了什么。编译
器选项 -g 可以把必要的调试信息加入目标文件。你必须用这个选项编译目标文
件（扩展名为.o），所以命令行成了：
gcc -g -c shuffle.c game.c
gcc -g -o game game.o shuffle.o
这就把钩子放入了可执行文件，使gdb和KDbg能指出运行情况。调试是一种
很重要的技术，很值得你花时间学习如何使用。调试器帮助程序员的方法是它能
在源代码中设置“断点”。现在你可以用右键单击调用 shuffle 函数的那行代
码，试着设置断点。那一行边上会出现一个红色的小圆圈。现在当你按下F5键时
，程序就会在那一行停止执行。按F8可以跳入shuffle函数。呵，我们现在可以
看到 shuffle.c 中的代码了！我们可以控制程序一步一步地执行，并看到究竟
发生了什么事。如果你把光标暂停在局部变量上，你将能看到变量的内容。太好
了。这比那条 printf 语句好多了，是不是？
小结
本文大体介绍了编译和调试C程序的方法。我们讨论了编译器走过的步骤，
以及为了让编译器做这些工作应该给gcc传递哪些选项。我们简述了有关连接共
享函数库的问题，最后介绍了调试器。真正了解你所从事的工作还需要付出许多
努力，但我希望本文能让你正确地起步。你可以在 gcc、 as 和 ld的 man 和
info page中找到更多的信息。
自己编写代码可以让你学到更多的东西。作为练习你可以以本文的纸牌游戏
为基础，编写一个21点游戏。那时你可以学学如何使用调试器。使用GUI的KDbg
开始可以更容易一些。如果你每次只加入一点点功能，那么很快就能完成。切记
，一定要保持程序一直能运行！
要想编写一个完整的游戏，你需要下面这些内容：
* 一个纸牌玩家的定义（即，你可以把deck_t定义为player_t）。
* 一个给指定玩家发一定数量牌的函数。记住在纸牌中要增加“已发牌”的数量，以便能知道还有那些牌可发。还要记住玩家手中还有多少牌。
* 一些与用户的交互，问问玩家是否还要另一张牌。
* 一个能打印玩家手中的牌的函数。 card 等于value % 13 （得数为0到12），
suit 等于 value / 13 （得数为0到3）。
*
一个能确定玩家手中的value的函数。Ace的value为零并且可以等于1或11。King的value为12并且可以等于10。
liushui2009 于 2009-12-29 16:51:35发表:
谢谢！
lly20021228 于 2009-11-30 23:43:39发表:
很容易懂(e:e2s
dongyunh 于 2009-11-30 10:52:27发表:
支持！努力啊！
alivewy 于 2009-11-29 16:10:13发表:
顶~
qlftl 于 2009-11-26 15:18:06发表:
支持下。
chinazjf 于 2009-11-26 09:22:49发表:
支持楼猪
RED_CSHAT 于 2009-11-25 13:16:58发表:
找你找的我好辛苦
hhnh 于 2009-11-20 10:37:32发表:
thank u!
a4youma 于 2009-11-18 19:03:46发表:
支持支持??
maohuikdh 于 2009-10-30 10:24:15发表:
路过回帖， 基本礼貌
ecooly 于 2009-10-28 10:52:56发表:
顶了
waterathena 于 2007-01-11 14:38:27发表:
不错
chris_cheng 于 2007-01-11 10:37:54发表:
看来得先恶补下丢了四年的C语言了:victory:
jakepain 于 2007-01-05 12:02:12发表:
我不会进入你所说的环境
开始不了了
lz能否教一下
把每一步说的具体一点
谢谢
wangsu502 于 2006-12-16 15:48:08发表:
太好了!!!!正需要
dnameng 于 2006-12-04 17:07:00发表:
谢谢
MOCEL 于 2006-04-29 01:35:04发表:
慢慢学
jemney 于 2005-10-26 23:26:53发表:
顶
燕过林山 于 2005-10-16 00:45:18发表:
支持
ccs 于 2005-09-12 00:21:19发表:
支持
爱的边缘 于 2005-08-15 00:24:35发表:
受教
linux_ 于 2005-08-05 00:12:43发表:
支持
中国人 于 2005-07-10 00:24:37发表:
顶
uu 于 2005-06-30 00:45:04发表:
顶
chentong 于 2005-06-05 01:00:41发表:
需要对C语言有基本的了解
007 于 2005-06-03 14:21:16发表:
了解