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總會看到有人說Linux上的應用程式開發是高手才可以完成的，而且這種“迷信”在目前似乎還很普遍。

然而，情況並不是這樣的，從程式庫的支援方面，Linux平臺為使用者級應用程式的開發提供了很多功能強大且豐富的程式庫，而且它們大部分是跨平臺的(Boost、OpenGL、STL、Qt、Java等)和基於POSIX標準的(glibc等)，同時Linux核心還為驅動程式的開發提供了功能完備的核心介面，從開發工具方面，Linux提供了功能強大的編譯器GCC和偵錯程式GDB，藉助它們的幫助，我們可以很輕鬆的在Linu x上開發出可移植性的應用程式。

既然如此，“迷信”又源於何來呢?一方面由於詳細介紹Linux各種開發的書籍較少，各種Linux應用在國內仍不普及，另一方面則是由於很多人在安裝好一個Linux後，苦於找不到一個得心應手的IDE環境，從而感到不知所措，畢竟，我們很多人都習慣了寫好程式後，按下F5，剩下的任務就讓IDE全權代理了。其實想在Linux下如此這般當然也沒問題。既然說到了IDE，就讓我們從它開始吧，相信選擇一個好的IDE環境是你整個學習過程的一個不錯的開始。

工欲善其事 必先利其器——IDE篇

其實Linux下有許多功能強大的IDE環境，因為從某種意義上說，Linux是專為開發者準備的作業系統，這個東西當然少不了，在這裡為讀者介紹一些比較常用的IDE。

KDevelop

這是一個用Qt開發的IDE，其主要支援的語言是C / C++，

Eclipse

近年來，eclipse可以說發展極為迅速，它不僅是一個以java為主的開發平臺，其功能強大的外掛體系結構使得它可以被當作各種應用程式來使用。作為各種外掛的載體，eclipse提供了完整的GUI介面，使用者完全可以藉助eclipse來只關心自己想做的工作。

山高月曉 水落石出——IDE後臺的故事 GCC篇

前面我們簡要介紹了一些IDE環境，其中所有C/C++相關程式的編譯都是由GCC來完成的，而IDE只不過起到了一個收集編譯資訊和為我們的專案生成makefile等作用(後面我們會提到)。出於目前Linux開發的特點，C仍是系統開發的主流語言。所以，對GCC有一個全面的瞭解是很有必要的，一旦IDE不能滿足你的需求，我們要有手工打造程式的能力，而且出於學習的目的，我們往往不需要IDE生成的那些複雜的檔案，為一個Hello world生成2M多的檔案顯然是多餘的。

GCC的全稱是GNU Compiler Collection，從這個名字我們不難看出，GCC代表著一個編譯器的集合，目前GCC可以支援C, C++, Objective-C, Objective-C++, Fortran, Java, and Ada等語言。但是出於一般性考慮，我們這裡只討論GCC中的C/C++部分。

目前GCC的最新發布版是4.0.0，但是這個版本由於使用了新技術和新的編碼規範，很多舊的程式碼都需要修改才可以通過編譯，所以並不推薦使用這個版本。而相對穩定的新版本目前是3.4.4，大家可以到GNU的主頁上更新下載。那麼究竟GCC強大在哪裡，如何使用?下面我就通過幾個簡單而實際的例子帶你看看GCC提供的強大功能。

通過Helloworld的編譯熟悉GCC的基本使用方法

似乎為所有新語言提供一個Hello World樣本程式已經成為了一種不成文的標準，人們通過它來認識語言的一些基本要素。在這裡，我們使用一個Hello World來看看如何用GCC生成可執行檔案。

把上面的檔案存成helloworld.c，之後開啟控制檯，輸入如下的命令

gcc helloworld.c –o helloworld

如果一切正常的話，你的控制檯上應該沒有任何輸出。用ls檢視你的工作目錄，你會發現目錄下多了一個名為helloworld的可執行檔案，之後，執行

./hellworld就會看到這個程式的輸出了。

很簡單不是嗎?但是學過計算機的朋友都應該知道，程式的編譯過程要分為下圖所示的過程而GCC的強大之處就在於它允許你在上面所示的任何一個過程中停下來檢視中間結果，並對其加以控制。

1. 預處理

首先是預處理過程，GCC的-E選項可以讓GCC在預處理後停止編譯，並向標準輸出列印預處理過後的檔案。下面的-o用於指定輸出檔案的檔名。

gcc –E hellowrold.c –o helloworld.cpp

下面是helloworld.cpp的一部分的內容，我們看到，檔案已經包含了stdio.h中的內容。

如果我們想執行下一步的編譯過程，可以繼續使用GCC的-x 選項，該選項用於顯示指定檔案的字尾名(而不是讓編譯器根據字尾來自行判斷)。我們比較常用的language type有如下幾種,(如果讀者想獲得更為完整引數說名，請參考GCC manual)：

l c c-header c-cpp-output

l c++ c++-header c++-cpp-output

l assembler assembler-with-cpp

另外，下表列出了常用的GCC字尾名

當然，你也可以省略掉language type的部分，這時候GCC會根據檔案的字尾名自行判斷，就像你沒有使用該選項一樣。

下面繼續我們的編譯過程

2. 編譯

如果我們想獲得編譯後的原始檔可以使用-S選項，該選項讓gcc只執行編譯(生成彙編檔案)而不進行彙編(生成目標檔案),此時，我們可以用-o選項指定輸出的彙編檔案的名稱。

gcc –S helloworld.cpp –o hellowrld.S

3. 彙編

另外，我們還可以使用GCC的-c選項來編譯和彙編原始檔而不連結，此時-o指定的輸出檔案就是編譯後的目標檔名：

gcc –x c++ -c helloworld.cpp –o helloworld.o

4. 連結

最後，我們可以利用GCC來把我們剛才生成的.o檔案連結成可執行程式

gcc helloworld.o –o helloworld

這一次，我們使用了-o選項指定了可執行檔名，也就是說，根據輸入檔案型別的不同，-o有著不同的含義。

5. 函式庫的連結和包含檔案

對於我們編寫的任和一個程式，沒有庫函式的支援是不可想象的，而當我們要使用的標頭檔案和函式庫不在GCC預設的搜尋路徑下的時候(例如OpenGL、Qt、KDE、Boost等)，我們就需要手工來告訴GCC他們的位置。

先來看標頭檔案路徑的指定。我們可以利用-I來指定我們希望GCC去搜索的標頭檔案目錄，例如我們要使用X11的程式，我們就要使用下面的選項再來看庫函式的設定：我們通過-L和-l兩個命令列選項完成任務。其中-L用於告訴GCC在中去尋找函式庫，而-l選項則告訴GCC使用使用者指定的程式庫。在Linux中，函式庫的命名是遵循UNIX約定的，即lib{lib name}，例如libsocket.so，所以當你需要告訴GCC使用這些庫的時候，你就可以使用-lsocket選項。通常，這兩個命令是結合在一起使用的，例如引用X11程式庫的時候，我們可以這樣：

–L/usr/X11R6/lib –lX11

另外，GCC在預設情況下使用共享庫來連結程式，而當你想連結靜態庫的時候，一定要使用-static選項，例如-lncurses -static

在這一部分的最後，我們對編譯時用到的GCC常用命令做一個簡要的總結

上面，我們提到了關於GCC編譯的常用命令，這裡另外補充一些幫助性的常用命令，他們可以讓你對GCC的基本配置和使用作一個瞭解。

在這部分的最後，我們來談一談關於構建軟體時連結引數的設定問題。在上面的第5部分我們已經提到了，函式庫的使用是需要-L和-l一起配合來使用的，但實際上，往往一個像樣的程式需要很多庫的支援，例如，如果你需要編寫一個GTK程式，我們需要下面的連結引數：

-L/usr/lib -L/usr/X11R6/lib -lgtk -lgdk -rdynamic -lgmodule -lglib -ldl -lXi -lXext -lX11 –lm，看上去有些嚇人，你可能會問，我如何知道需要這些呢，如果我想編寫KDE的程式呢，還有OpenGL呢?其實，情況比你想象的要好很多，在/usr/bin目錄下，有很多名為xxx-config的指令碼，它們的作用就是向用戶顯示編譯連結程式時使用的引數的。這些指令碼可以接受一些引數，比較常用的有—libs用於列出連結特定程式時使用的程式庫，另外--cflags用於生成標頭檔案的包含目錄，也就是上面我們提到的-I引數。於是，對於GTK程式，我們可以使用下面的命令來編譯：

gcc gtksource.c `gtk-config –libs --cflags`

當然，為每一種程式寫一個config顯然不是一個好辦法，目前新的開發包都使用pkg-config這個指令碼來生成連結引數。你可以使用pkg-config –list-all檢視pkg-config支援的所有連結引數

當你在上面這份列表中查到了自己想要程式包時，就可以使用下面的命令來編譯程式了

gcc .suffix `pkg-config --libs --cflags`

讓GCC幫助你更好的工作

上面我們簡單介紹了GCC的常用命令列選項，其實GCC的功能比上面提到的那些要豐富得多，GCC對程式碼的警告、優化、除錯等方面提供了豐富的支援，下面我們就從一些例子來看看GCC提供的這些功能。

1.對問題程式碼提出警告

GCC對程式程式碼提供了完整的檢查功能，由於C/C++語言本身的特點，很多錯誤都是程式設計師無意間犯下的，例如使用了未定義的變數、在bool表示式中使用了=而不是==等等問題，利用GCC提供的程式碼檢查功能，我們可以讓編譯器為我們找到這些問題，避免執行時發生災難。

首先，我們來看一個“問題程式碼”

/* test_warning.c We use this file to check the warning facilities provided by GCC*/

#include

#include

void main() { /* main should return int*/

int a, b;

long long l = 2.2; /* long long type is GNU extension, not standard ANSI / ISO type*/

miss_decl(); /* We call an undeclared function*/

if (a = 0) /* May be we want == here instead of =*/

printf (“a really equals to 0?/n”);

if (b != 0) /* We used uninitialized variables*/

/* %d and “We should put b here” don’t match*/

printf(“We make a mistake again! b = %d/n”, “We should put b here”);

};

void miss_decl() {

/* /* This type of annotation is prohibited*/

printf(“We should put the declaration before it’s been used!/n”);

}

上面這些程式碼故意製造了很多程式設計中出現的常見問題，接下來，我們就用這段程式碼來檢測一下GCC提供的各種常用的警告設施。

首先，我們不使用任何警告設施編譯上面的程式

gcc test_warning.c –o test_warning

預設情況下，GCC會給出輸出，其中GCC識別出了main函式不標準(warning)以及使用了未宣告的函式(error)兩個問題，但是其他的GCC並未察覺。

利用-pedantic找出不符合ANSI / ISO標準的程式碼

執行下面的命令：

gcc –pedantic test_warning.c –o test_warning

可以看到，這次GCC以警告的形式報告了程式碼中long long的使用，但是要說明的是我們並不能依賴這個選項來保證我們的程式碼完全符合ANSI / ISO標準，因為該選項只報告ANSI C要求編譯器進行檢察的內容。另外，你還可以使用-pedantic-errors讓GCC把所有的警告都變成錯誤。

利用-Wformat檢查printf中的引數不匹配問題

執行下面的命令：gcc –Wformat test_warning.c –o test_warning

利用-WComment找出註釋中的錯誤

執行下面的命令：gcc –WComment test_warning.c –o test_warning

利用-Wparentheses查詢bool表示式中的=錯誤

執行下面的命令：gcc –Wparentheses test_warning.c –o test_warning

 用-Wuninitialized查詢未初始化變數的使用

執行下面的命令：gcc –O –Wuninitialized test_warning.c –o test_warning

值得說明的是，在使用這個選項的時候，一定要配合上-O(後面我們會提到)選項

利用-Wimplicit-function-declaration / -Werror-implicit-function-declaration檢查未宣告函式的使用。

執行下面的命令：gcc -Wimplicit-function-declaration test_warning.c –o test_warning

另外-Werror-implicit-function-declaration和-Wimplicit-function-declaration作用是類似的，只是如果你使用了未宣告的函式，前者會把它認為是一個錯誤。

如果你只是想對你的程式碼進行全面的檢查，你大可不必把上面的選項一併列出來，GCC提供了-Wall選項，含義就是列出所有程式碼中的警告

執行下面的命令：gcc –Wall test_warning.c –o test_warning

如果你想走另一個極端，也就是不想讓gcc輸出任何警告，那麼使用-w選項，該選項禁止所有的警告

執行下面的命令：

gcc –w test_warning.c –o test_warnin

<輸出結果>

對於上面所有的選項，你都可以把它們和-Werror選項一起使用，這樣就可以把所有的警告都變成錯誤。另外，如果你只是想對程式碼進行檢查而並不執行編譯的話，可使用-fsyntax-only選項，像下面的命令這樣

gcc –fsyntax-only test_warning.c

基本上來說，我們常用的一些警告選項就是這些，而其中-Wall更是我們極為常用的功能。

2. 優化選項

這一部分的內容可以分成兩部分，一部分是讓編譯器對程式碼進行分析後，進行的程式碼優化，另一部分是我們可以為編譯器制定一些關於硬體的資訊，讓他生成對硬體結合的更好的程式碼，而我們之所以要用原始碼來編譯程式，很多情況下，是出於這方面的原因。

首先來看程式碼優化，從程式碼的整體優化上，GCC提供了下面的選項

-O –O1

這兩個選項的含義是一樣的，GCC將執行減少程式碼尺寸和執行時間的優化，對於那些會嚴重影響編譯時間的優化選項，這個級別的優化並不會執行。

-O2

在這一級別GCC將會提供所有支援的優化，但這其中並不包括以空間換時間的優化手段，例如編譯器不會使用迴圈展開和函式內聯。和-O相比，該選項進一步加快了編譯時間和生成程式碼的效能。

-O3

除了-O2提供的優化選項外，還指定了-finline-functions，-funswitch-loops和-fgcse-afer-reload選項，目的只有一個就是全力執行程式碼優化。

-Os

這個選項是專門用來優化程式碼尺寸的，-Os打開了所有-O2級別中不會顯著增長程式碼尺寸的優化選項

-O0

該選項代表不執行優化

在這裡要說明的是，儘管GCC提供了1~3和s這4個整體優化選項，但從實際的優化效果上來看，往往O3優化出來的程式的效率並不是最高的，而大部分情況下我們都在使用-O2，如果你希望獲得最高的效率利益，那麼不妨這4個選項都試試。另外，其實這些選項只不過是GCC提供的很多單方面優化的一個組合，如果你想了解更為具體的優化內容，可以去檢視GCC手冊，出於篇幅限制，這裡不細談了。最後要記住的一點是，如果你的程式是用於高精度數值計算的，那麼記住不要使用上面任何的優化選項。

下面來看基於硬體優化，由於這部分和計算機硬體相關，這裡僅用Intel的CPU做一些說明。

對於所有為Intel和AMD x86-64提供的優化選項都是用m開頭的，下面寫一些常用的選項：

-march

該選項用來指定CPU的型別，常用的有i386 / i486 / i586 / pentium-mmx / i686 / pentium2 / pentium3 / pentium-m / pentium4 / prescott / k6 / athlon / athlon-4 / k8等等，讀者可以根據自己的情況進行指定。

-mfpmath

該選項用於指定浮點運算單元的型別。包括:387

使用標準的數學協處理器:sse

使用SSE指令集提供的標量浮點運算。在Pentium3 / Athlon-4以及更新的晶片上支援這個特性。另外，在pentium4以及AMD x86-64處理器上，SSE2還可以進行雙精度浮點計算。

sse,387

混合使用387數學協處理器和SSE指令集，該選項可以充分的利用CPU的浮點暫存器和xmm暫存器，但是該選項還處在試驗階段。

-malign-double

該選項使得GCC把double / long double / long long型別的變數在4位元組或2位元組地址上對齊，在Pentium級的CPU上，這會使得程式碼的執行速度更快，當然帶來的代價是需要更多的記憶體來執行程式。

-mmmx –msse –msse2 –msse3 –m3dnow

這些選項用來啟動內建函式直接使用這些處理器擴充套件指令的功能。在編譯3D或多媒體程式的時候，使用他們是非常有效的。

3. 對除錯的支援

當程式出錯的時候，我們可以在Visual Studio中輕鬆的進行除錯，而在Linux中，一旦出現Segmentation Fault，似乎我們除了用眼睛去看程式碼就沒有更好的選擇了，其實情況不然，用GCC向程式加入一些適當的除錯資訊，我們可以利用GDB去除錯程式。在這裡，我們介紹最為常用的-g和-ggdb選項。

先來看-g。該選項可以利用作業系統的“原生格式(native format)”生成除錯資訊。GDB可以直接利用這個資訊。儘管我們可以把-O和-g放在一起使用，但是，這種做法是極為不推薦的。

如果你想用GDB來除錯程式，那麼你可以使用-ggdb來讓GCC為GDB生成更為豐富的除錯資訊，但是，此時你就不能用其他的偵錯程式來進行除錯了。

最後要說明的是，上面這兩個選項都可以接受一個輸出除錯資訊的級別，預設的級別是2。如果你指定1級(-g1)，那麼GCC會生成最少的除錯資訊，這包括函式和全域性變數的描述資訊，但是對於區域性變數和行號等資訊，在這個級別是不會輸出的。另外一個級別是3級(-g3)，在這一級別上，GCC會為程式中的所有巨集定義和符號生成除錯資訊。

最後

通過閱讀今天的這篇文章，希望童鞋們能過對想學習Linux開發中用到的一些基本的技術和知識有一個瞭解，並且能夠自己動手開始做些試驗性的工作，其實，這裡還有很多問題沒有談到，例如利用GDB進行除錯、利用make管理工程、利用autoconf為程式生成配置指令碼、利用CVS管理程式原始檔等等，這些問題有待在今後一起交流。 

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