C++，“老式”方式

Question

我在学校学习 C++ 来创建小型命令行程序。

然而，我只使用 IDE 构建了我的项目，包括 VS08 和 QtCreator。

我了解构建项目背后的过程：将源代码编译为目标代码，然后将它们链接到特定于平台的可执行文件（.exe、.app 等）。我还知道大多数项目也使用 make 来简化编译和链接多个源文件和头文件的过程。

问题是，虽然 IDE 在幕后完成了所有这些工作，让生活变得非常轻松，但我并不真正知道到底发生了什么，并且觉得我需要习惯于构建“旧的”项目时尚的方式”：从命令行，显式使用工具链。

我知道 Makefile 是什么，但不知道如何编写它们。
我知道 gcc 的作用，但不知道如何使用它。
我知道链接器的作用，但不知道如何使用它。

我正在寻找的是一个解释，或者是一个教程的链接，该教程解释了 C++ 项目的工作流程，从第一次编写代码到运行生成的可执行文件。

我真的很想知道构建 C++ 的内容、方式和原因。

（如果有什么区别的话，我运行的是 Mac OS X，带有 gcc 4.0.1 和 make 3.81）

谢谢！

Answer 1

编译

假设您想编写一个简单的“hello world”应用程序。您有 3 个文件，hello.cpp hello-writer.cpp 和 hello-writer.h，内容为

// hello-writer.h
void WriteHello(void);

// hello-writer.cpp
#include "hello-writer.h"
#include <stdio>
void WriteHello(void){
    std::cout<<"Hello World"<<std::endl;
}

// hello.cpp
#include "hello-writer.h"
int main(int argc, char ** argv){
    WriteHello();
}

*.cpp 文件为使用命令

g++ -c hello.cpp -o hello.o
g++ -c hello-writer.cpp -o hello-writer.o

-c 标志通过 g++ 转换为目标文件，暂时跳过链接。要将所有模块链接在一起，需要运行

g++ hello.o hello-writer.o -o hello

创建程序 hello。如果您需要链接任何外部库，请将它们添加到此行，例如数学库的 -lm 。实际的库文件看起来像 libm.a 或 libm.so，添加链接器标志时忽略文件名的后缀和“lib”部分。

Makefile

要自动化构建过程，您可以使用 makefile，它由一系列规则组成，列出要创建的内容以及创建它所需的文件。例如hello.o依赖于hello.cpp和hello-writer.h，它的规则是

hello.o:hello.cpp hello-writer.h
     g++ -c hello.cpp -o hello.o # This line must begin with a tab.

如果你想阅读make手册，它告诉您如何使用变量和自动规则来简化事情。您应该只需编写

hello.o:hello.cpp hello-writer.h

即可自动创建规则。 hello 示例的完整 makefile 是

all:hello
hello:hello.o hello-writer.o
    g++ hello.o hello-writer.o -o hello
hello.o:hello.cpp hello-writer.h
    g++ -c hello.cpp -o hello.o
hello-writer.o:hello-writer.cpp hello-writer.h
    g++ -c hello-writer.cpp -o hello-writer.o

记住缩进行必须以制表符开头。并不是所有的规则都需要一个实际的文件，all 目标只是说 create hello。这通常是 makefile 中的第一条规则，第一条规则是在运行 make 时自动创建的。

完成所有这些设置后，您应该能够进入命令行并运行

$ make
$ ./hello
Hello World

更高级的 Makefile 内容

您还可以在 makefile 中定义一些有用的变量，其中包括

• CXX：c++ 编译器
• CXXFLAGS：
  附加标志传递给
  编译器（例如包含目录
  与 -I)
• LDFLAGS: 附加标志
  传递给链接器
• LDLIBS：库
  链接
• CC：c 编译器（也用于
  链接）
• CPPFLAGS：预处理器标志

使用 = 定义变量，使用 += 添加到变量。

将 .cpp 文件转换为 .o 文件的默认规则是，

$(CXX) $(CXXFLAGS) $(CPPFLAGS) -c 
lt; -o $@

其中 $< 是第一个依赖项，$@ 是输出文件。通过将变量括在 $() 中来扩展变量，该规则将以 hello.o:hello.cpp 模式运行，

类似地，默认链接器规则是

$(CC) $(LDFLAGS) $^ -o $@ $(LDLIBS)

$^ 是所有先决条件。该规则将以 hello:hello.o hello-writer.o 模式运行。请注意，这使用了 c 编译器，如果您不想覆盖此规则并使用 c++，请使用

LDLIBS+=-lstdc++

makefile 中的行将库 -lstdc++ 添加到 LDLIBS 。

最后，如果您没有列出 .o 文件的依赖关系，make 可以自己找到它们，因此最小的 makefile 可能是

LDFLAGS=-lstdc++
all:hello
hello:hello.o hello-writer.o

注意，这会忽略两个文件对 hello- 的依赖关系writer.h，因此如果头文件被修改，程序将不会被重建。如果您有兴趣，请检查 gcc 文档中的 -MD 标志，了解如何自动生成此依赖项。

最终 makefile

合理的最终 makefile 是

// Makefile
CC=gcc
CXX=g++
CXXFLAGS+=-Wall -Wextra -Werror
CXXFLAGS+=-Ipath/to/headers
LDLIBS+=-lstdc++ # You could instead use CC = $(CXX) for the same effect 
                 # (watch out for c code though!)

all:hello                                   # default target
hello:hello.o hello-world.o                 # linker
hello.o:hello.cpp hello-world.h             # compile a module
hello-world.o:hello-world.cpp hello-world.h # compile another module
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c 
lt; -o $@          # command to run (same as the default rule)
                                            # expands to g++ -Wall ... -c hello-world.cpp -o hello-world.o

Answer 2

一个简单的示例通常有助于展示基本过程，因此：

示例 gcc 用法来编译 C++ 文件：

$ g++ -c file1.cpp                 # compile object files
[...]
$ g++ -c file2.cpp
[...]
$ g++ -o program file1.o file2.o   # link program
[...]
$ ./program                        # run program

要使用 make 进行此构建，可以使用以下 Makefile：

# main target, with dependencies, followed by build command (indented with <tab>)
program: file1.o file2.o
    g++ -o program file1.o file2.o

# rules for object files, with dependencies and build commands
file1.o: file1.cpp file1.h
    g++ -c file1.cpp

file2.o: file2.cpp file2.h file1.h
    g++ -c file2.cpp

示例 Makefile 用法：

$ make                              # build it
[...]
$ ./program                         # run it

对于所有详细信息你可以查看 Gnu make 手册 和 GCC 文档。

Answer 3

我知道 Makefile 是什么，但不知道如何编写它们。

make 语法很糟糕，但 GNU make 文档 却不是坏的。主要语法是：

<target> : <dependency> <dependency> <dep...>
<tab>    <command>
<tab>    <command>

它定义了从给定依赖项构建目标的命令。

阅读文档和示例可能是大多数人学习 makefile 的方式，因为 make 有多种风格，各有细微差别。下载一些项目（选择一些已知可以在您的系统上运行的项目，这样您就可以实际尝试一下），查看构建系统，并了解它们是如何工作的。

您还应该尝试构建一个简单的版本（为您的第一个版本删除一堆较难的功能）；我认为这是一个可以让您更好地了解情况的案例。

我知道 gcc 是做什么的，但不知道如何使用它。

同样，man g++、信息页面和其他文档很有用，但是直接调用它（而不是通过构建系统）时的主要用途是：

g++ file.cpp -o name            # to compile and link
g++ file.cpp other.cpp -o name  # to compile multiple files and link as "name"

您还可以编写自己的 shell 脚本（下面是我的 ~/bin/c++ 简化版），以合并 $CXXFLAGS，这样您就不会忘记：

#!/bin/sh
g++ $CXXFLAGS "$@"

您也可以包含任何其他选项。现在，您可以在 .bashrc 或类似文件中设置该环境变量（$CXXFLAGS，C++ 标志的标准变量），或者在特定会话中重新定义它，以便在没有 makefile 的情况下工作（make 也可以做得很好）。

还可以使用 -v 标志来查看有关 g++ 功能的详细信息，包括...

我知道链接器的作用，但不知道如何使用它。

链接器负责获取目标文件并链接它们，我相信您知道，但是 g++ -v 会向您显示它使用的确切命令。比较 gcc -v file.cpp（gcc 可以使用 C++ 文件）和 g++ -v file.cpp 以查看链接器命令的差异例如，这通常会导致第一个失败。 Make 还显示默认运行的命令。

最好不要直接使用链接器，因为使用 gcc 或 g++ 并在需要时为它们提供特定的链接器选项要简单得多。

Answer 4

只是为了把它扔在那里，可以在这里找到完整的 gcc 文档： http: //www.delorie.com/gnu/docs/gcc/gcc_toc.html

Answer 5

编译器获取一个 cpp 并转换为一个目标文件，其中包含本机代码和有关该本机代码的一些信息

链接器获取目标文件并使用目标文件中的额外信息布局可执行文件......它找到对的所有引用相同的东西并将它们链接起来，并使图像对于操作系统了解如何将所有代码加载到内存中很有用。

查看目标文件格式以更好地了解编译器生成的内容

http://en.wikipedia.org /wiki/Object_file （不同的编译器使用不同的格式）

也请查看（对于 gcc）

http://pages.cs.wisc.edu/~beechung/ref/gcc-intro.html 在命令行中输入的内容

Answer 6

您还可以查看 Autoproject，它设置 automake 和 autoconf 文件，这使人们可以更轻松地在不同平台上编译您的包： http://packages.debian.org/unstable/devel/autoproject

Answer 7

我喜欢这个关于使用 gcc 构建 hello world 程序的古怪介绍，基于 Linux，但命令-line 的东西应该可以在 OS/X 上正常工作。特别是，它会引导您犯一些常见错误并查看错误消息。

神圣编译器，罗宾，这该死的东西成功了！

Answer 8

这帮助我学习了 autoconf，automake，...：

http://www.bioinf.uni-freiburg.de/~mmann/HowTo/automake.html

这是一个很好的教程，从简单的 helloworld 到带有库等的更高级结构。