Bonky Zhu
If someone is able to show me that what I think or do is not right, I will happily change, for I seek the truth, by which no one was ever truly harmed. It is the person who continues in his self-deception and ignorance who is harmed.

著名的开源项目

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GNU 工具集

常用的 GNU (GNU's Not Unix) 工具集有这么一些:

工具 说明
gcc GNU C 语言编译器。
g++ GNU C++ 语言编译器。
ld GNU 链接器,将目标文件和库文件链接起来,创建可执行程序和动态链接库。
ar 生成静态库 .a ,可以编辑和管理静态链接库。
make 生成器,可以根据 makefile 文件自动编译链接生成可执行程序或库文件。
gdb 调试器,用于调试可执行程序。
ldd 查看可执行文件依赖的共享库(扩展名 .so,也叫动态链接库)。

当然有名的还有 GNOME 和 Emacs

MinGW

原本 GNU 工具只在 Linux/Unix 系统里才有,随着 Windows 系统的广泛使用, 为了在 Windows 系统里可以使用 GNU 工具,诞生了 MinGW(Minimalist GNU for Windows) 项目,利用 MinGW 就可以生成 Windows 里面的 exe 程序和 dll 链接库。

另外 MinGW 里也没有 ldd 工具,因为 Windows 不使用 .so 共享库文件。如果要查看 Windows 里可执行文件的依赖库,需要使用微软自家的 Dependency Walker 工具。Windows 里面动态库扩展名为 .dll,MinGW 可以通过 dlltool 来生成用于创建和使用动态链接库需要的文件,如 .def 和 .lib。

MSYS(Minimal SYStem)

MinGW 官方推出了 MSYS(Minimal SYStem),相当于是一个部署在 Windows 系统里面的小型 Unix 系统环境, 移植了很多 Unix/Linux 命令行工具和配置文件等等,是对 MinGW 的扩展。

对于 MinGW-w64 项目,它对应的小型系统环境叫 MSYS2(Minimal SYStem 2),MSYS2 是 MSYS 的衍生版,不仅支持 64 位系统和 32 位系统,还有自己的独特的软件包管理工具:从 Arch Linux 系统里移植了 pacman 软件管理工具

具体配置教程可见:https://www.jianshu.com/p/c740b71e7775

CMake

你或许听过好几种 Make 工具,例如 GNU Make ,QT 的 qmake ,微软的 MSnmake,BSD Make(pmake),Makepp,等等。这些 Make 工具遵循着不同的规范和标准,所执行的 Makefile 格式也千差万别。

CMake 就是针对上面跨平台问题所设计的工具:它首先允许开发者编写一种平台无关的 CMakeList.txt 文件来定制整个编译流程,然后再根据目标用户的平台进一步生成所需的本地化 Makefile 和工程文件,如 Unix 的 Makefile。从而做到 “Write once, run everywhere”。

在类 Unix 平台下使用 CMake 生成 Makefile 并编译的流程如下:

  1. 编写 CMake 配置文件 CMakeLists.txt 。
  2. 执行命令 cmake PATH 或者 ccmake PATH 生成 Makefile。其中, PATH 是 CMakeLists.txt 所在的目录。(ccmake 和 cmake 的区别在于前者提供了一个交互式的界面)
  3. 使用 make 命令进行编译。

Makefile

即生成脚本,虽然可以直接调用编译器如 g++ 编译程序,但是如果项目里的代码文件变多了,哪些代码文件更新了需要重新编译,哪些代码没有改不需要重新编译等等,靠程序员自己记忆去处理是比较麻烦的事,还有哪些代码需要预处理或是链接哪些库文件, 这些都是繁杂的过程。为了规范程序的编译生成过程,产生了规范化的生成脚本,就是 Makefile,生成器 make 可以依据规范的 Makefile 自动生成目标程序或库文件。

简单的说,就是定义好 Makefile ,让程序员只需要去关注如何编写代码,而生成程序过程中的脏活累活都交给 make 程序。

现在 Makefile 通常都有工具自动生成,如 qmake 工具, 这样就大量减轻了程序员的负担。

Debug 和 Release

Debug 即调试,Release 即发行。两者最大的区别是是否对代码进行优化。

代码编写之后,生成的目标程序或库文件通常不会绝对正确,或多或少有些毛病(bug), 因此需要进行纠错调试(Debug)。调试过程中需要源代码和二进制目标程序之间一一对应的关系, 这样才能定位到错误代码,所以 Debug 版本的程序是臃肿而不进行优化的。

与之相对的是 Release 发行版,在纠正了发觉到的错误后,需要发布程序用于实际用途,实际应用时强调运行效率高,减少冗余代码,因此会对二进制程序进行大量优化,提升性能。这样发布的二进制目标程序就是 Release 版。

Dynamic Link 和 Static Link

Dynamic Link 即动态链接,Static Link 即静态链接。

动态链接库

目标程序通常都不是独立个体,生成程序时都需要链接其他的库,要用到其他库的代码。对于多个程序同时运行而言,内存中就可能有同一个库的多个副本,占用了太多内存而干的活差不多。

为了优化内存运用效率,引入了动态链接库(Dynamic Link Library),或叫共享库(Shared Object)。使用动态链接库时,内存中只需要一份该库文件,其他程序要使用该库文件时,只要链接过来就行了。由于动态库文件外置,链接到动态库的目标程序相对比较小,因为剥离了大量库代码,而只需要一些链接指针。

使用动态库,也意味着程序需要链接到如 *.dll 或 *.so 文件,得提前装好动态库文件,然后目标程序才能正常运行。

静态链接库

静态库就是将链接库的代码和自己编写的代码都编译链接到一块,链接到静态库的程序通常比较大,但好处是运行时依赖的库文件很少,因为目标程序自己内部集成了很多库代码。

Explicit Linking 和 Implicit Linking

Explicit Linking 即显式链接,Implicit Linking 即隐式链接,这两种都是动态链接库的使用方式。

动态链接库通常都有其导出函数列表, 告知其他可执行程序可以使用它的哪些函数。可执行程序使用这些导出函数有两种方式:一是在运行时使用主动加载动态库的函数,Linux 里比如用 dlopen 函数打开并加载动态库,Windows 里一般用 LoadLibrary 打开并加载动态库,只有当程序代码执行到这些函数时,其参数里的动态库才会被加载,这就是显式链接。显式链接方式是在运行时加载动态库,其程序启动时并不检查这些动态库是否存在。

隐式链接是最为常见的,所有的编译环境默认都是采用隐式链接的方式使用动态库。隐式链接会在链接生成可执行程序时就确立依赖关系,在该程序启动时,操作系统自动会检查它依赖的动态库,并一一加载到该程序的内存空间,程序员就不需要操心什么时候加载动态库了。比如 VC 编译环境,链接时使用动态库对应的 .lib 文件(包含动态库的导出函数声明,但没有实际功能代码),在 .exe 程序运行前系统会检查依赖的 .dll,如果找不到某个动态库就会出现类似下图对话框:

1-1Z530100032603

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