目的:
基本掌握了 make 的用法,能在Linux系統上編程。
環境:
Linux系統,或者有一台Linux服務器,通過終端連接。一句話:有Linux編譯環境。
准備:
准備三個文件:file1.c, file2.c, file2.h
file1.c:
#include <stdio.h>
#include "file2.h"
int main()
{
printf("print file1$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$\n");
File2Print();
return 0;
}
file2.h:
#ifndef FILE2_H_
#define FILE2_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void File2Print();
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
file2.c:
#include "file2.h"
void File2Print()
{
printf("Print file2**********************\n");
}
基礎:
先來個例子:
有這么個Makefile文件。(文件和Makefile在同一目錄)
=== makefile 開始 ===
helloworld:file1.o file2.o
gcc file1.o file2.o -o helloworld
file1.o:file1.c file2.h
gcc -c file1.c -o file1.o
file2.o:file2.c file2.h
gcc -c file2.c -o file2.o
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 結束 ===
一個 makefile 主要含有一系列的規則,如下:
A: B
(tab)<command>
(tab)<command>
每個命令行前都必須有tab符號。
上面的makefile文件目的就是要編譯一個helloworld的可執行文件。讓我們一句一句來解釋:
helloworld : file1.o file2.o: helloworld依賴file1.o file2.o兩個目標文件。
gcc File1.o File2.o -o helloworld: 編譯出helloworld可執行文件。-o表示你指定 的目標文件名。
file1.o : file1.c: file1.o依賴file1.c文件。
gcc -c file1.c -o file1.o: 編譯出file1.o文件。-c表示gcc 只把給它的文件編譯成目標文件, 用源碼文件的文件名命名但把其后綴由“.c”或“.cc”變成“.o”。在這句中,可以省略-o file1.o,編譯器默認生成file1.o文件,這就是-c的作用。
file2.o : file2.c file2.h
gcc -c file2.c -o file2.o
這兩句和上兩句相同。
clean:
rm -rf *.o helloworld
當用戶鍵入make clean命令時,會刪除*.o 和helloworld文件。
如果要編譯cpp文件,只要把gcc改成g++就行了。
寫好Makefile文件,在命令行中直接鍵入make命令,就會執行Makefile中的內容了。
到這步我想你能編一個Helloworld程序了。
上一層樓:使用變量
上面提到一句,如果要編譯cpp文件,只要把gcc改成g++就行了。但如果Makefile中有很多gcc,那不就很麻煩了。
第二個例子:
=== makefile 開始 ===
OBJS = file1.o file2.o
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -O -g
helloworld : $(OBJS)
$(CC) $(OBJS) -o helloworld
file1.o : file1.c file2.h
$(CC) $(CFLAGS) -c file1.c -o file1.o
file2.o : file2.c file2.h
$(CC) $(CFLAGS) -c file2.c -o file2.o
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 結束 ===
這里我們應用到了變量。要設定一個變量,你只要在一行的開始寫下這個變量的名字,后 面跟一個 = 號,后面跟你要設定的這個變量的值。以后你要引用 這個變量,寫一個 $ 符號,后面是圍在括號里的變量名。
CFLAGS = -Wall -O –g,解釋一下。這是配置編譯器設置,並把它賦值給CFFLAGS變量。
-Wall: 輸出所有的警告信息。
-O: 在編譯時進行優化。
-g: 表示編譯debug版本。
這樣寫的Makefile文件比較簡單,但很容易就會發現缺點,那就是要列出所有的c文件。如果你添加一個c文件,那就需要修改Makefile文件,這在項目開發中還是比較麻煩的。
再上一層樓:使用函數
學到這里,你也許會說,這就好像編程序嗎?有變量,也有函數。其實這就是編程序,只不過用的語言不同而已。
第三個例子:
=== makefile 開始 ===
CC = gcc
XX = g++
CFLAGS = -Wall -O –g
TARGET = ./helloworld
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
%.o:%.cpp
$(XX) $(CFLAGS) -c $< -o $@
SOURCES = $(wildcard *.c *.cpp)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(patsubst %.cpp,%.o,$(SOURCES)))
$(TARGET) : $(OBJS)
$(XX) $(OBJS) -o $(TARGET)
chmod a+x $(TARGET)
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 結束 ===
函數1:wildcard
產生一個所有以 '.c' 結尾的文件的列表。
SOURCES = $(wildcard *.c *.cpp)表示產生一個所有以 .c,.cpp結尾的文件的列表,然后存入變量 SOURCES 里。
函數2:patsubst
匹配替換,有三個參數。第一個是一個需要匹配的式樣,第二個表示用什么來替換它,第三個是一個需要被處理的由空格分隔的列表。
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(patsubst %.cc,%.o,$(SOURCES)))表示把文件列表中所有的.c,.cpp字符變成.o,形成一個新的文件列表,然后存入OBJS變量中。
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
%.o:%.cpp
$(XX) $(CFLAGS) -c $< -o $@
這幾句命令表示把所有的.c,.cpp編譯成.o文件。
這里有三個比較有用的內部變量。$@ 擴展成當前規則的目的文件名, $< 擴展成依靠 列表中的第一個依靠文件,而 $^ 擴展成整個依靠的列表(除掉了里面所有重 復的文件名)。
chmod a+x $(TARGET)表示把helloworld強制變成可執行文件。
LDFLAGS是選項,LIBS是要鏈接的庫。都是喂給ld的,只不過一個是告訴ld怎么吃,一個是告訴ld要吃什么。
網上不難搜索到上面這段話。不過“告訴ld怎么吃”是什么意思呢?
看看如下選項:
LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib
LIBS = -lmysqlclient -liconv
這就明白了。LDFLAGS告訴鏈接器從哪里尋找庫文件,LIBS告訴鏈接器要鏈接哪些庫文件。不過使用時鏈接階段這兩個參數都會加上,所以你即使將這兩個的值互換,也沒有問題。
說到這里,進一步說說LDFLAGS指定-L雖然能讓鏈接器找到庫進行鏈接,但是運行時鏈接器卻找不到這個庫,如果要讓軟件運行時庫文件的路徑也得到擴展,那么我們需要增加這兩個庫給"-Wl,R"
LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib -Wl,R/var/xxx/lib -Wl,R/opt/mysql/lib
如 果在執行./configure以前設置環境變量export LDFLAGS="-L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib -Wl,R/var/xxx/lib -Wl,R/opt/mysql/lib" ,注意設置環境變量等號兩邊不可以有空格,而且要加上引號哦(shell的用法)。那么執行configure以后,Makefile將會設置這個選項, 鏈接時會有這個參數,編譯出來的可執行程序的庫文件搜索路徑就得到擴展了。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
PS:-Wl,R在GraphicsMagick環境下,用為-R, 也就是LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -R/var/xxx/lib
我們對每個c或者匯編文件進行單獨編譯,但是不去連接,生成很多.o 的文件,這些.o文件首先是分散的,我們首先要考慮的如何組合起來;其次,這些.o文件存在相互調用的關系;再者,我們最后生成的bin文件是要在硬件中運行的,每一部分放在什么地址都要有仔細的說明。我覺得在寫makefile的時候,最為重要的就是ld的理解,下面說說我的經驗:
首先,要確定我們的程序用沒有用到標准的c庫,或者一些系統的庫文件,這些一般是在操作系統之上開發要注意的問題,這里並不多說,熟悉在Linux編程的人,基本上都會用ld命令;這里,我們從頭開始,直接進行匯編語言的連接。
我們寫一個匯編程序,控制GPIO,從而控制外接的LED,代碼如下;
.text
.global _start
_start:
生成bin文件。
-T選項是ld命令中比較重要的一個選項,可以用它直接指明代碼的代碼段、數據段、bss段,對於復雜的連接,可以專門寫一個腳本來告訴編譯器如何連接。
arm-elf-ld -Ttext 0x00000000 -g led_On.o -o led_on_elf ,運行地址為0x00000000,由於沒有指明數據段和bss,他們會默認的依次放在后面。相同的代碼不同的Ttext,你可以對比一下他們之間會變的差異,ld會自動調整跳轉的地址。
*簡單的Linker script
(1) SECTIONS命令:
The SECTIONS command tells the linker how to map input sections into output sections, and how to place the output sections in memory.
命令格式如下:
SECTIONS
{
sections-command
sections-command
......
}
其中sections-command可以是ENTRY命令,符號賦值,輸出段描述,也可以是overlay描述。
(2) 地址計數器‘.’(location counter):
該符號只能用於SECTIONS命令內部,初始值為‘0’,可以對該符號進行賦值,也可以使用該符號進行計算或賦值給其他符號。它會自動根據SECTIONS命令內部所描述的輸出段的大小來計算當前的地址。
(3) 輸出段描述(output section description):
前面提到在SECTIONS命令中可以作輸出段描述,描述的格式如下:
section [address] [(type)] : [AT(lma)]
{
output-section-command
output-section-command
...
} [>region] [AT>lma_region] [:phdr :phdr ...] [=fillexp]
很多附加選項是用不到的。其中的output-section-command又可以是符號賦值,輸入段描述,要直接包含的數據值,或者某一特定的輸出段關鍵字。
*linker script 實例
==============================
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS {
}
=============================
在SECTIONS命令中的類似於下面的描述結構就是輸出段描述:
.start ALIGN(4) : {
}
.start 為output section name,ALIGN(4)返回一個基於location counter(.)的4字節對齊的地址值。*(.text.start)是輸入段描述,*為通配符,意思是把所有被鏈接的object文件中的.text.start段都鏈接進這個名為.start的輸出段。
源文件中所標識的section及其屬性實際上就是對輸入段的描述,例如.text.start輸入段在源文件start.S中的代碼如下:
.section .text.start
.global _start
_start :
arm-elf-ld -Ttimer.lds -o timer_elf header .o
這里就必須存在一個timer.lds的文件。
對於.lds文件,它定義了整個程序編譯之后的連接過程,決定了一個可執行程序的各個段的存儲位置。雖然現在我還沒怎么用它,但感覺還是挺重要的,有必要了解一下。
先看一下GNU官方網站上對.lds文件形式的完整描述:
SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )
{ contents } >region :phdr =fill
...
}
secname和contents是必須的,其他的都是可選的。下面挑幾個常用的看看:
1、secname:段名
2、contents:決定哪些內容放在本段,可以是整個目標文件,也可以是目標文件中的某段(代碼段、數據段等)
3、start:本段連接(運行)的地址,如果沒有使用AT(ldadr),本段存儲的地址也是start。GNU網站上說start可以用任意一種描述地址的符號來描述。
4、AT(ldadr):定義本段存儲(加載)的地址。
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}
編寫好的.lds文件,在用arm-linux-ld連接命令時帶-Tfilename來調用執行,如
arm-linux-ld –Tnand.lds x.o y.o –o xy.o。也用-Ttext參數直接指定連接地址,如
arm-linux-ld –Ttext 0x30000000 x.o y.o –o xy.o。
**************************************************************************************************
我自己經過歸納如下:
adr r0, _start
ldr r1, _TEXT_BASE
OUTPUT_FORMAT("elf32littlearm", "elf32littlearm", "elf32littlearm")
;指定輸出可執行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
OUTPUT_ARCH(arm)
;指定輸出可執行文件的平台為ARM
ENTRY(_start)
;指定輸出可執行文件的起始代碼段為_start.
SECTIONS
{
arm-linux-gcc -wall -O2 -c -o $@ $<
-o 只激活預處理,編譯,和匯編,也就是他只把程序做成obj文件
-Wall 指定產生全部的警告信息
-O2 編譯器對程序提供的編譯優化選項,在編譯的時候使用該選項,可以使生成的執行文件的執行效率提高
-c 表示只要求編譯器進行編譯,而不要進行鏈接,生成以源文件的文件名命名但把其后綴由 .c 或 .cc 變成 .o 的目標文件
-S 只激活預處理和編譯,就是指把文件編譯成為匯編代碼
arm-linux-ld 直接指定代碼段,數據段,BSS段的起始地址
-Tbss ADDRESS Set address of .bss section
-Tdata ADDRESS Set address of .data section
-Ttext ADDRESS Set address of .text section
示例:
${CROSS}ld -Ttext=0x33000000 led.o -o led.elf
使用連接腳本設置地址:
arm-linux-ld -Tbeep.lds start.o beep.o -o beep.elf
其中beep.lds 為連接腳本如下:
arm-linux-objcopy被用來復制一個目標文件的內容到另一個文件中,可用於不同源文件的之間的格式轉換
示例:
arm-linux-objcopy –o binary –S elf_file bin_file
常用的選項:
input-file , outflie
輸入和輸出文件,如果沒有outfile,則輸出文件名為輸入文件名
2.-l bfdname或—input-target=bfdname
用來指明源文件的格式,bfdname是BFD庫中描述的標准格式名,如果沒指明,則arm-linux-objcopy自己分析
3.-O bfdname 輸出的格式
4.-F bfdname 同時指明源文件,目的文件的格式
5.-R sectionname 從輸出文件中刪除掉所有名為sectionname的段
6.-S 不從源文件中復制重定位信息和符號信息到目標文件中
7.-g 不從源文件中復制調試符號到目標文件中
arm-linux-objdump
查看目標文件(.o文件)和庫文件(.a文件)信息
arm-linux-objdump -D -m arm beep.elf > beep.dis
-D 顯示文件中所有匯編信息
-m machine
指定反匯編目標文件時使用的架構,當待反匯編文件本身沒有描述架構信息的時候(比如S-records),這個選項很有用。可以用-i選項列出這里能夠指定的架構.
[guowenxue@localhost asm_c_buzzer]$ cat beep.lds
/***********************************************************************
* File: beep.lds
* Version: 1.0.0
* Copyright: 2011 (c) Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
* Description: Cross tool link text, refer to u-boot.lds
* ChangeLog: 1, Release initial version on "Mon Mar 21 21:09:52 CST 2011"
*
**********************************************************************/
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS{
. = 0x33000000;
.text : {
*(.text)
*(.rodata)
}
.data ALIGN(4): {
*(.data)
}
.bss ALIGN(4): {
*(.bss)
}
}
[guowenxue@localhost asm_c_buzzer]$ cat makefile
# ***********************************************************************
# * File: makefile
# * Version: 1.0.0
# * Copyright: 2011 (c) Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
# * Description: Makefile used to cross compile the ASM and C source code
# * ChangeLog: 1, Release initial version on "Mon Mar 21 21:09:52 CST 2011"
# *
# ***********************************************************************
CROSS = /opt/buildroot-2011.02/arm920t/usr/bin/arm-linux-
CFLAGS =
beep.bin: start.S beep.c
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o start.o start.S
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o beep.o beep.c
arm-linux-ld -Tbeep.lds start.o beep.o -o beep.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S beep.elf beep.bin
rm -f *.elf *.o
install:
cp beep.bin ~/winxp -f --reply=yes
clean:
rm -f *.elf *.o
rm -f beep.bin