使用 GCC 的命令行进行程序编译在单个文件下是比较方便的，当工程中的文件逐渐增多，甚至变得十分庞大的时候，使用 GCC 命令编译就会变得力不从心。这种情况下我们需要借助项目构造工具 make 帮助我们完成这个艰巨的任务。 make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Visual C++的nmake，QtCreator的qmake等。

makefile带来的好处就是“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。

makefile文件有两种命名方式 makefile 和 Makefile，构建项目的时候在哪个目录下执行构建命令 make这个目录下的 makefile 文件就会被加载，因此在一个项目中可以有多个 makefile 文件，分别位于不同的项目目录中

1. gcc工作流程

GCC编译器对程序的编译下图所示，分为4个阶段：预处理(预编译)、编译、汇编、链接。GCC的编译器可以将这4个步骤合并成一个。

预处理：使用的是预处理器
- 在这个阶段主要做了三件事：展开头文件、宏替换、求掉注释行。这个阶段需要GCC调用预处理器来完成，最终得到的还是源文件，文本格式。
- gcc -E mycode1.c -o mycode1.i
编译(整个过程中最耗时的)：使用的是编译器
- 逐行检查程序中出现的语法、词法错误和逻辑错误，并翻译成汇编指令，最终生成一个汇编文件。
- gcc -S mycode1.i -o mycode1.s
汇编：使用的是汇编器
- 将汇编文件里面的汇编指令翻译成二进制的机器码，这个过程没有错误检查，只是机械的翻译工作，最终生成一个二进制文件。
- gcc -c mycode1.s -o mycode1.o
链接：使用的是链接器
- 将二进制文件链接库文件、数据段合并、地址回填，最终生成一个可执行的二进制文件。
- gcc mycode1.o -o mycode1

文件名后缀	说明	gcc参数
.c	源文件	无
.i	预处理后的c文件	-E
.s	编译之后得到的汇编语言的源文件	-S
.o	汇编后得到的二进制文件	-C

#编程：
#方法1:
gcc -E mycode1.c -o mycode1.i   #生成预处理文件
gcc -S mycode1.i -o mycode1.s   #生成汇编文件
gcc -c mycode1.s -o mycode1.o   #生成二进制文件
gcc mycode1.o -o mycode1        #链接，生成可执行文件
./mycode1                       #执行可执行文件

#方法2
gcc mycode1.c -o aa            #直接生成可执行文件
./aa                           #执行可执行文件

#方法3
gcc mycode1.c                  #默认会生成a.out这个文件
./a.out                        #执行可执行文件

2. gcc参数与g++

下面的表格中列出了常用的一些gcc参数, 这些参数在 gcc命令中没有位置要求，只需要编译程序的时候将需要的参数指定出来即可

gcc编译选项	选项的意义
-E	预处理指定的源文件，不进行编译
-S	编译指定的源文件，但是不进行汇编
-c	编译、汇编指定的源文件，但是不进行链接
-I directory (大写的i)	指定 include 包含文件的搜索目录
-g	在编译的时候，生成调试信息，该程序可以被调试器调试
-D	在程序编译的时候，指定一个宏
-w	不生成任何警告信息, 不建议使用, 有些时候警告就是错误
-L	指定编译的时候，搜索的库的路径
-fPIC/fpic	生成与位置无关的代码
-shared	生成共享目标文件。通常用在建立共享库时
-std	指定C方言，如:-std=c99，gcc默认的方言是GNU C
-Wall	显示所有的警告信息

关于对gcc和g++的理解，下边从三个方面介绍一下二者的区别：

在代码编译阶段(第二个阶段)：
- 后缀为 .c 的，gcc 把它当作是C程序，而 g++ 当作是 C++ 程序
- 后缀为.cpp的，两者都会认为是 C++ 程序，C++ 的语法规则更加严谨一些
- g++会调用gcc，对于C++代码，两者是等价的, 也就是说 gcc 和 g++ 都可以编译 C/C++代码
在链接阶段(最后一个阶段)

gcc 和 g++ 都可以自动链接到标准C库
g++ 可以自动链接到标准C++库, gcc如果要链接到标准C++库需要加参数 -lstdc++

综上所述：

不管是 gcc 还是 g++ 都可以编译 C 程序，编译程序的规则和参数都相同

g++可以直接编译C++程序， gcc 编译 C++程序需要添加额外参数 -lstdc++

3. makefile规则语法格式

每条规则由三个部分组成分别是目标，依赖和命令。下面通过一个例子来阐述一下:

# 举例1: 假设有源文件a.c、b.c、c.c和head.h, 现在需要生成可执行程序test1
# 有一个目标，多个依赖，一条命令
################# 例1 #################
test1:a.c b.c c.c
	gcc a.c b.c c.c -o test1

################# 例2 #################
# 举例2: 假设有源文件a.c、b.c、c.c和d.c, 现在需要生成可执行程序test1,test2
# 有多个目标, 多个依赖, 多个命令
test1,test2:a.c b.c c.c d.c
	gcc a.c b.c -o test1
	gcc c.c d.c -o test2
	
################# 例3 #################	
# 举例3: 假设有源文件a.c、b.c、c.c和head.h, 现在需要生成可执行程序test1
# 有一个目标，多个依赖，多条命令
test1:a.o b.o c.o
	gcc a.o b.o c.o -o test1
# a.o 是第一条规则中的依赖
a.o:a.c
	gcc -c a.c
# b.o 是第一条规则中的依赖
b.o:b.c
	gcc -c b.c
# c.o 是第一条规则中的依赖
c.o:c.c
	gcc -c c.c

4. 工作原理

在调用make命令编辑程序的时候，make会首先找到该目录下的makefile文件中的第一条规则，分析并执行相关操作，但需要注意的是，好多时候要执行的动作(命令)中使用的依赖是不存在的，如果使用的依赖不存在，这个动作也就不会被执行。

对应的解决方案是先将需要的依赖生成出来，我们就可以在makefile中添加新的规则，将不存在的依赖作为这个新的规则中的目标，当这条新的规则对应的命令执行完毕，对应的目标就被生成了，同时另一条规则中需要的依赖也就存在了。

这样，makefile中的某一条规则在需要的时候，就会被其他的规则调用，直到makefile中的第一条规则中的所有的依赖全部被生成，第一条规则中的命令就可以基于这些依赖生成对应的目标，make的任务也就完成了。

4.1 目标文件的更新

依赖文件存在，目标文件不存在，make就会根据依赖来生成目标文件
依赖和目标都是存在的：
- 目标的时间大于依赖的时间，此时不更新目标文件；
- 目标的时间小于依赖的时间，此时make会根据依赖更新目标文件；

4.2 自动推导

虽然make需要根据makefile中指定的规则来完成源文件的编译，但是我们会发现当漏写一些构建规则时，程序还是会被编译成功，这是因为make有自动推导的能力，不会完全依赖makefile。

注意：命令行前面是一个tab健距离；

4.3 变量

使用makefile进行规则定义的时候，为了写起来更加灵活，我们可以在里边使用变量。makefile中的变量分为三种：自定义变量、预定义变量和自动变量。

自定义变量：用makefile进行规则定义的时候，用户可以定义自己的变量，称为用户自定义变量。
预定义变量：在makefile中有一些已经定义的变量，用户可以直接使用这些变量，不用进行定义。

变量名	含义	默认值
AR	生成静态库库文件的程序名称	ar
AS	汇编编译器的名称	as
CC	C 语言编译器的名称	cc
CPP	C 语言预编译器的名称	$(CC) -E
CXX	C++语言编译器的名称	g++
FC	FORTRAN 语言编译器的名称	f77
RM	删除文件程序的名称	rm -f
ARFLAGS	生成静态库库文件程序的选项	无
ASFLAGS	汇编语言编译器的编译选项	无
CFLAGS	C 语言编译器的编译选项	无
CPPFLAGS	C 语言预编译的编译选项	无
CXXFLAGS	C++语言编译器的编译选项	无
FFLAGS	FORTRAN 语言编译器的编译选项	无

例子：

# 这是一个规则，普通写法
calc:add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o
        gcc  add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o -o calc
        
# 这是一个规则，里边使用了自定义变量和预定义变量
obj=add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o
target=calc
CFLAGS=-O3 # 代码优化
$(target):$(obj)
        $(CC)  $(obj) -o $(target) $(CFLAGS)

自动变量：自动变量用来代表这些规则中的目标文件和依赖文件，并且它们只能在规则的命令中使用。

变量	含义
$*	表示目标文件的名称，不包含目标文件的扩展名
$+	表示所有的依赖文件，这些依赖文件之间以空格分开，按照出现的先后为顺序，其中可能包含重复的依赖文件
$<	表示依赖项中第一个依赖文件的名称
$?	依赖项中，所有比目标文件时间戳晚的依赖文件，依赖文件之间以空格分开
$@	表示目标文件的名称，包含文件扩展名
$^	依赖项中，所有不重复的依赖文件，这些文件之间以空格分开

例子：

# *****************#例1********************
target=calc
obj=add.o div.o main.o mult.o sub.o
$(target):$(obj)
	gcc $(obj) -o $(target)
#简化后的代码：$<和-c互换位置也可以
%.o:%.c
	gcc $< -c
# ****************************************
# *****************#例2********************
calc:add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o
        gcc  add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o -o calc  
# 这是一个规则，里边使用了自定义变量
# 使用自动变量, 替换相关的内容
calc:add.o  div.o  main.o  mult.o  sub.o
	gcc $^ -o $@ 			# 自动变量只能在规则的命令中使用

4.4 wildcard函数

这个函数的主要作用是获取指定目录下指定类型的文件名，器返回值是以空格分割的、指定目录下的所有符合条件的文件列表。

使用：$(wildcard,参数,参数,…..)

# 使用举例: 分别搜索三个不同目录下的 .c 格式的源文件
src = $(wildcard /home/robin/a/*.c /home/robin/b/*.c *.c)  # *.c == ./*.c
# 返回值: 得到一个大的字符串, 里边有若干个满足条件的文件名, 文件名之间使用空格间隔
/home/robin/a/a.c /home/robin/a/b.c /home/robin/b/c.c /home/robin/b/d.c e.c f.c

4.5 patsubst函数

这个函数的功能是按照指定的模式替换指定文件名的后缀。

例子：

src = a.cpp b.cpp c.cpp e.cpp              # 把变量 src 中的所有文件名的后缀从 .cpp 替换为 .o
obj = $(patsubst %.cpp, %.o, $(src))       # obj 的值为: a.o b.o c.o e.o

#**************修改后的代码*********************

target=calc
#搜索当前目录下的源文件
src=$(wildcard *.c)
#后缀的替换
obj=$(patsubst %.c,%.o,$(src))
$(target):$(obj)
	gcc $(obj) -o $(target)
%.o:%.c
	gcc $< .c
#构建伪目标
.PHONY:clean
clean:
	rm $(obj) $(target)     #添加伪目标后，以后可以直接通过make clean方便第删除*.p和calc文件

补：在命令前面加上-，当该命令不能执行时，也可以继续执行下面的的命令(-mkdir /abc)

5. gdb调试

5.1 要求

程序必须是自己编写的(能完全看懂)
只能用来调试逻辑错误
必须添加-g参数，使用gcc编译生成的可执行文件才能条件

5.2 基础指令

-g：必须使用该参数编译可执行文件(主要是链接阶段使用-g)，否则没有调试表。
- gcc gdbtest.c -o appgdb -g
gdb ./a,out：通过gdb启动可执行文件(必须是要有调试表的)。
list：list 1是列出源码，根据源码指定行号设置端点。1代表从第1行开始。
b：b 55是在第55行添加端点。
run或r：运行程序，启动调试
- 代码会自动运行，停止在端点处，端点对应的代码行，是没有执行的。
n或next：下一条指令(越过函数，不进入函数)
s或step：下一条执行(进入函数)
p或print：打印变量值，如 p var 是查看var变量的值
continue：继续执行端点后续的指令，到下一个端点处，如果没有了就结束程序了
finish：结束当前函数调用
quit：退出当前gdb调试

5.3 其它指令

start：不使用断点，直接启动程序，开始单步调试(从main函数的第一条语句开始)
run或r：找出程序出现段错误的位置。
- 用法：gdb启动调试，直接run，停止的位置，就是出现段错误的代码位置
设置main函数命令行参数：
- set args 参1 参2 参3 … （在start/run之前设置）
- run 参1 参2 参3…
b 23 if i=5：设置条件断点，只有满足该条件时，断点才生效
设置断点生效、失效：
- disable 2 ：设置编号为2号的断点失效，使用info b查看
- enable 3 ：设置编号为3号的断点生效，使用info b查看
delete 1 ：删除编号为1号的断点
ptype：查看变量类型
display：设置跟踪变量
- display i：跟踪变量i(每次n时，都会打印i的值)
undisplay：取消跟踪变量，使用跟踪变量的编号
- undisplay 2：取消编号为2的变量跟踪
bt：列出当前程序，正存活着的栈帧
frame：根据栈帧编号，切换栈帧