Ubuntu Linux操作系统第3版（微课版） 课件 第9章 CC++编程

UbuntuLinux操作系统（第3版）（微课版）第9章C/C++编程能力CAPACITY要求了解Linux平台上C/C++程序的编辑器、编译器和调试器。理解make和Makefile的编译机制，能够使用Autotools产生Makefile。了解GTK+图形用户界面工具包，能够搭建GTK编程环境。使用make和Makefile实现自动编译Linux编程基础基于GTK+的图形用户界面编程9.1Linux编程基础源程序编辑器编辑器Vi（Vim）EmacsgeditNanonotepadqq集成开发环境AnjutaQtCreater9.1Linux编程基础GCC编译器GCC编译的4个阶段9.1Linux编程基础GCC编译器静态连接通常对函数库的连接是在编译时（compiletime）完成的。将所有相关的目标文件与所涉及的函数库（library）连接合成一个可执行文件。由于所需的函数都已合成到程序中，所以程序在运行时就不再需要这些函数库，这样的函数库被称为静态库（staticlibrary）。静态库文件在Linux下的扩展名为.a，称为归档文件（ArchiveFile），文件名通常采用libxxx.a的形式。9.1Linux编程基础GCC编译器动态连接将函数库的连接推迟到程序运行时（runtime）来实现，就要用到动态连接库（dynamiclinklibrary）。Linux下的动态链接库文件的扩展名为.so，文件名通常采用libxxx.so的形式。动态连接库的函数具有共享特性，连接时不会将它们合成到可执行文件中。编译时需通知编译器这些目标文件要用作动态连接库，使用位置无关代码（PositionIndependentCode，PIC，也译为浮动地址代码），具体使用gcc编译器时加上-fPIC选项。9.1Linux编程基础GCC编译器编译C程序gcc[选项][源文件]编译C++程序使用g++命令来进行C++的编译和连接，它会自动调用gcc实现编译。g++[选项][源文件]gcc编译输出选项-E选项：对源文件进行预处理，生成的结果输出到标准输出。-S选项：对源文件进行预处理和编译，也就是编译成汇编代码。-c选项：对源文件进行预处理、编译和汇编，也就是生成目标文件（obj）。9.1Linux编程基础GCC编译器gcc编译优化选项-O1（或者-O）表示优化生成代码。-O2表示进一步优化。-O3比-O2更进一步优化，包括inline函数。-O0表示不进行优化处理。9.1Linux编程基础GCC编译器gcc其他常用选项-g选项表示生成带有调试信息的二进制形式的可执行文件。-Wall选项编译时输出所有的警告信息，建议编译时启用此选项。-I（大写的i）选项后跟目录路径参数，将该路径添加到头文件的搜索路径中，gcc会在搜索标准头文件之前先搜索该路径。-l（小写的L）选项用来指定程序要连接的库，后面紧跟的参数就是库名。-L选项指定要连接的库文件所在的目录路径。多个源文件的编译方法多个文件一起编译。分别编译各个源文件再对编译后输出的目标文件进行连接。9.1Linux编程基础GDB调试器生成带有调试信息的目标代码默认情况下，GCC在编译时没有将调试信息插入到所生成的二进制代码中。如果需要在编译时生成调试信息，可以使用gcc命令的-g或者-ggdb选项。使用gdb命令进行调试获得含有调试信息的目标代码后，即可使用gdb命令进行调试。在命令行中直接执行gdb命令，或者将要调试的程序作为gdb命令的参数。进入GDB交互界面后即可执行具体的GDB子命令。使用make和Makefile实现自动编译Linux编程基础基于GTK+的图形用户界面编程9.2使用make和Makefile实现自动编译make工具make通过Makefile文件维护源程序，实现自动编译。

make[选项][目标名]make命令主要选项：

-f描述文件：指定make编译所依据的描述文件（Makefile）。

-n：只显示生成指定目标的所有执行命令，但并不实际执行。

-p：输出Makefile文件中所有宏定义和目标文件描述。

-d：使用Debug（调试）模式。

-c目录：在读取Makefile之前改变到指定的目录。9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile基础Makefile基本语法Makefile文件通过若干条规则来定义文件依赖关系。每条规则包括目标（target）、条件（prerequisites）和命令（command）三大要素。基本语法格式 目标...:条件...

命令

... ...9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile基础Makefile示例#第1部分textedit:main.oinput.ooutput.ocommand.ofiles.otools.occ-otexteditmain.oinput.ooutput.ocommand.o/files.outils.o#第2部分main.o:main.cdef.hcc-cmain.cinput.o:input.cdef.hcommand.hcc-cinput.coutput.o:output.cdef.hbuffer.hcc-coutput.c9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile基础Makefile示例command.o:command.cdef.hcommand.hcc-ccommand.cfiles.o:files.cdef.hbuffer.hcommand.hcc-cfiles.cutils.o:tools.cdef.hcc-ctools.c#第3部分clean:rmtexteditmain.oinput.ooutput.ormcommand.ofiles.otools.o9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile基础Makefile示例文件依赖关系链9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile基础make基于Makefile的编译机制如果该项目没有编译过，也就是没有生成过目标，那么就根据所给的条件来生成目标，所有源文件都要编译并进行连接。如果该项目已经编译过，生成有目标，一旦条件发生变化，则需要重新生成目标。如果项目的某些源文件被修改，只编译被修改的源文件，并连接生成目标程序。如果项目的某些头文件改变，则需要编译引用了这些头文件的源文件，并连接生成目标程序。make通过比较目标和条件中的文件的修改日期来识别文件是否被修改。如果条件中的文件的日期要比目标中的文件的日期要新，或者目标不存在，那么make就会执行后续定义的命令。9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile的高级特性Makefile示例修改#第1部分objects=main.oinput.ooutput.ocommand.ofiles.outils.o#第2部分textedit:$(objects)cc-oedit$(objects)#第3部分main.o:defs.hinput.o:defs.hcommand.hcommand.o:defs.hcommand.houtput.o:defs.hbuffer.hinsert.o:defs.hbuffer.htools.o:defs.h#第4部分.PHONY:cleanclean:rmedit$(objects)9.2使用make和Makefile实现自动编译Makefile的高级特性隐式规则自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令。变量定义可以定义一系列变量，变量一般都是文本字符串。伪目标伪目标并不是一个文件，只是一个标签。使用通配符make支持通配符：“*”、“?”和“[...]”，用于代替一系列的文件。文件包含在一个Makefile文件中可以引用另一个Makefile文件。9.2使用make和Makefile实现自动编译make的工作方式基本功能（1）读入所有的Makefile文件。（2）读入被include语句嵌入的其他Makefile文件。（3）初始化这些文件中的变量。（4）推导隐式规则，并分析所有规则。（5）为所有的目标文件创建依赖关系链。（6）根据依赖关系，决定哪些目标需要重新生成。（7）执行生成目标的命令。9.2使用make和Makefile实现自动编译使用Autotools自动产生MakefileAutotools工作原理一个Autotools项目至少需要一个名为configure的配置脚本和一个名为Makefile.in的Makefile模板。实际上并不需要Autotools来建立Autotools包，configure是在最基本的Shell（sh）上运行的Shell脚本，它检查用户系统获取每个特征，通过模板写出Makefile文件。configure在每个目录中创建所有文件。configure在命令行接受几个选项用于在不同的目录中安装文件。由configure产生的Makefile文件有点复杂，但很标准。它们定义由GNU标准所需的所有标准目标，常用的目标列举如下。make或makeall：创建程序makeinstall：安装程序makedistclean：删除由configure产生的所有文件9.2使用make和Makefile实现自动编译使用Autotools自动产生MakefileAutotools工具AclocalAutoscanAutoconfAutoheaderautomake9.2使用make和Makefile实现自动编译使用Autotools自动产生MakefileAutotools应用示例（1）准备源代码。（2）切换到项目工作目录，执行命令autoscan命令扫描工作目录生成configure.scan文件。（3）将文件configure.scan重命名为configure.ac，然后再编辑修改这个配置文件。（4）在项目目录下执行aclocal命令，扫描configure.ac文件生成aclocal.m4文件。（5）在项目目录下执行autoconf命令生成configure文件。（6）在项目目录下执行autoheader命令生成config.h.in文件。（7）在项目目录下创建一个Makefile.am文件，供automake工具根据configure.in中的参数将Makefile.am转换成Makefile.in文件。9.2使用make和Makefile实现自动编译使用Autotools自动产生MakefileAutotools应用示例（8）在项目目录下执行automake命令生成Makefile.in文件。通常要使用选项--add-missing让automake自动添加一些必需的脚本文件。（9）在项目目录下执行./congigure命令，基于Makefile.in生成最终的Makefile文件。该命令将一些配置参数添加到Makefile文件中。（10）在项目目录下执行make命令，基于Makefile文件编译源代码文件并生成可执行文件。（11）在项目目录下执行makeinstall命令将编译后的软件包安装到系统中。（12）如果要对外发布，可以在项目目录下执行makedist命令将程序和相关的文档打包为一个压缩文档。使用make和Makefile实现自动编译Linux编程基础基于GTK+的图形用户界面编程9.3基于GTK+的图形用户界面编程GTK+简介GTK+是一套跨多种平台的开放源码图形用户界面工具包。GTK+类似于Windows上的MFC和Win32API、JAVA上的Swing和SWT，是Linux下开发GUI应用程序的主流开发工具之一。GTK+可以用来进行跨平台GUI应用程序的开发。GTK+开发套件基于3个主要的库：Glib、Pango和ATK。GNOME桌面环境以GTK+为基础，为GNOME编写的程序使用GTK+作为其工具箱。9.3基于GTK+的图形用户界面编程部署GTK+编程环境安装GTK+3开发包部署GTK+编程环境首先要提供gcc、g++、gdb、make等编译工具，然后要安装核心的GTK+开发包。执行以下命令安装GTK+3开发包。

sudoapt-getinstalllibgtk-3-dev执行以下命令检查是否安装了GTK+3，查看所安装的具体版本。

pkg-config--modversiongtk+-3.09.3基于GTK+的图形用户界面编程部署GTK+编程环境测试GTK+编程编写源代码文件testgtk.c#include<gtk/gtk.h>intmain(intargc,char*argv[]){/*声明GtkWidget构件*/GtkWidget*window;GtkWidget*label;/*调用GTK初始化函数，这在所有的GTK程序中都要调用*/gtk_init(&argc,&argv);/*创建主窗口*/window=gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);/*为该窗口设置标题*/gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window),"Hello");/*将窗口的destroy信号链接到函数gtk_main_quit/*当窗口要被销毁时，获得通告，停止主GTK+循环*/g_signal_connect(window,"destroy",G_CALLBACK(gtk_main_quit),NULL);9.3基于GTK+的图形用户界面编程部署GTK+编程环境测试GTK+编程编写源代码文件testgtk.c/*创建“HelloWorld！”标签*/label=gtk_label_new("HelloWorld!");/*将标签加入主窗口*/gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window),label);/*显示所有的GtkWidget构件，包括窗口、标签*/gtk_widget_show_all(window);/*GTK程序必须有一个gtk_main()函数来启动主循环，等待事件发生并响应，直到应用结束*/gtk_main();return0;}执行命令进行编译$gcctestgtk.c-otestgtk`pkg-config--cflags--libsgtk+-3.0`运行所生成的可执行文件$./testgtk9.3基于GTK+的图形用户界面编程部署GTK+编程环境pkg-config工具pkg-config是最为常用的库信息提取工具。pkg-config是通过库提供的一个.pc文件获得库的各种必要信息的，包括版本信息、编译和连接需要的参数等。使用pkg-config工具提取库的编译和连接参数的两个基本前提：

库本身在安装时必须提供一个相应的.pc文件；

pkg-config必须知道要到何处去寻找.pc文件。GTK+及其依赖库支持使用pkg-config工具，通过设置搜索路径来解决寻找库对应的.pc文件的问题，库的头文件的搜索路径的设置变成了对.pc文件搜索路径的设置。9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面Glade简介Glade是一种GTK+应用程序的快速应用开发工具。Glade的设计初衷是将界面设计与应用程序代码分离，界面的修改不会影响到应用程序代码。用Glade设计的用户界面是以XML格式的文件保存的，它们可以通过GTK+对象GtkBuilder被应用程序动态地载入。。Glade安装执行以下命令安装Glade3工具。

sudoapt-getinstallgladeGlade需要GTK+3支持。9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面使用Glade设计图形用户界面新建一个Glade项目9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面使用Glade设计图形用户界面选择顶层容器选择显示组件9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面使用Glade设计图形用户界面Glade项目9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面GTK+结合Glade进行编程编写源代码文件testglade.c#include<gtk/gtk.h>intmain(intargc,char*argv[]){GtkBuilder*builder;GtkWidget*window;gtk_init(&argc,&argv);

builder=gtk_builder_new();gtk_builder_add_from_file(builder,"hello.glade",NULL);window=GTK_WIDGET(gtk_builder_get_object(builder,"window1"));gtk_builder_connect_signals(builder,NULL);

g_object_unref(G_OBJECT(builder));gtk_widget_show_all(window);gtk_main();return0;}9.3基于GTK+的图形用户界面编程使用Glade辅助设计界面GTK+结合Glade进行编程执行命令进行编译$gcctestglade.c-otestglade`pkg-config--cflags--libsgtk+-3.0`运行所生成的可执行文件$./testglade9.3基于GTK+的图形用户界面编程部署集成开发环境AnjutaAnjuta简介Anjuta是一个为GTK+/GNOME编写的集成开发环境，除了支持C和C++编程外，还支持Java、JavaScrip和Python语言的编程。Anjuta主要特性自身提供强大的源程序编辑功能借用Glade工具生成GUI界面内嵌代码级的调试器（调用GDB）使用标准的Linux构建系统工具Auto