基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目

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1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目 目錄 實(shí)驗(yàn)一 線性表的基礎(chǔ)訓(xùn)練（2次上機(jī)） 2 實(shí)驗(yàn)二 棧、隊(duì)列及其應(yīng)用（1.5~2.5次上機(jī)） 3 實(shí)驗(yàn)三 二叉樹及其應(yīng)用（2次上機(jī)） 5 實(shí)驗(yàn)四 圖及其應(yīng)用（2~3次上機(jī)） 7 附錄 Makefile 、GCC、pkg-config 使用說明 8 1．GCC的使用 8 2．pkg-config的作用 11 3．Makefile的作用 11 實(shí)驗(yàn)一 線性表的基礎(chǔ)訓(xùn)練（1~2次上機(jī)） 【上機(jī)時(shí)間】 第1～2次 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 熟悉掌握本門課程所使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(C語(yǔ)言)，體會(huì)算法與程序之間的區(qū)別： 1、 熟悉VC等編程環(huán)

2、境，學(xué)會(huì)單步跟蹤、調(diào)試自己的程序； 2、 了解project的創(chuàng)建、使用以及意義； 3、 熟練定義含指向結(jié)構(gòu)體自身的指針域的結(jié)構(gòu)體類型，掌握此類變量、指針變量的初始化、賦值、輸入/輸出、參數(shù)傳遞； 4、 熟練使用C中的動(dòng)態(tài)分配與釋放函數(shù)(malloc, realloc, free)； 5、 熟悉帶參數(shù)的main函數(shù)的編寫與運(yùn)行； 6、 類C的引用參數(shù)在C中的變換處理； 7、 利用輸入導(dǎo)向，從文件中獲取輸入數(shù)據(jù)。 初步理解線性表的順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)特性,掌握在不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、不同約定下，其基本操作的實(shí)現(xiàn)方法與差異。體會(huì)以下幾點(diǎn)（注意你所做的約定）： 1、 靜態(tài)分配的順序表及增量

3、式分配的順序表在表示與實(shí)現(xiàn)上的差別，各有何特點(diǎn)； 2、 有頭結(jié)點(diǎn)的鏈表與無(wú)頭結(jié)點(diǎn)鏈表在操作實(shí)現(xiàn)上的區(qū)別； 3、 頭插法與尾插法的操作方法及應(yīng)用效果對(duì)比； 4、 插入、刪除操作在順序存儲(chǔ)和鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)上的差別； 5、 非循環(huán)單鏈表、循環(huán)單鏈表各適用于解決哪些問題，它們?cè)跀?shù)據(jù)類型定義、操作的定義及實(shí)現(xiàn)上各有什么區(qū)別？ 6、 靜態(tài)鏈表與動(dòng)態(tài)鏈表之間的映射與差別（自選）。 【實(shí)驗(yàn)要求】 1、 下載Gzip的相關(guān)資源，用VC為Gzip建立project，編譯并運(yùn)行Gzip；給出3種以上的命令行輸入，單步跟蹤Gzip對(duì)命令行參數(shù)的處理；學(xué)習(xí)帶參的main的使用與編程。消化理解一些標(biāo)識(shí)符和文件

4、操作。 目的：開展程序理解的第一階段。 2、 下載ch2.rar并閱讀其中的代碼。其中c1.h是第1章預(yù)設(shè)的一些宏和類型名， c2-1.h是順序表的類型定義，c2-2.h是鏈表的類型定義，bo2-1.c是ADT List中基本操作的順序表實(shí)現(xiàn), bo2-2.c是ADT List中基本操作的鏈表實(shí)現(xiàn)，algo2-1.c是例2-1的順序表實(shí)現(xiàn)，algo2-12.c是例2-1的鏈表實(shí)現(xiàn)，algo2-12a.c是改寫algo2-12.c的Union()函數(shù)。 目的：體會(huì)用偽C表示的算法和C程序之間的差異。 3、 閱讀《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集》P79 1.2約瑟夫環(huán)，理解約瑟夫環(huán)的定義。編寫一個(gè)程序，該程

5、序根據(jù)輸入的命令行參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)單循環(huán)鏈表表示的約瑟夫環(huán)，然后輸出約瑟夫環(huán)出列的順序。 命令行格式： 〈可執(zhí)行程序名〉〈人數(shù)n〉〈初始的報(bào)數(shù)上限m〉〈密碼1〉 …… 〈密碼n〉 第1個(gè)參數(shù)是你所編寫的程序的可執(zhí)行文件名， 第2個(gè)參數(shù)是指定形成約瑟夫環(huán)的人數(shù)n 第3個(gè)參數(shù)是指定初始的報(bào)數(shù)上限m 后面n個(gè)參數(shù)是n個(gè)人所持有的整數(shù)密碼。 當(dāng)除可執(zhí)行程序名外，沒有參數(shù)時(shí)，將繼續(xù)執(zhí)行程序并提示用戶輸入這些參數(shù)。 基本要求： 1）假設(shè)命令行參數(shù)是齊全的且是正確的，運(yùn)行所編寫的程序能正確地輸出結(jié)果； 2）能將輸出結(jié)果導(dǎo)到文件中。 實(shí)驗(yàn)提示： 該實(shí)驗(yàn)的處理可分以下幾個(gè)模塊： 1）命

6、令行參數(shù)的處理； 2）單循環(huán)鏈表的創(chuàng)建； 3）根據(jù)m和起始報(bào)數(shù)人對(duì)應(yīng)在單循環(huán)鏈表中的位置，確定出列人的位置； 4）刪除出列人對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)。 選作要求： 1）程序有對(duì)命令行參數(shù)不全或不正確的處理(如提示輸入、報(bào)錯(cuò)等)； 2）將約瑟夫環(huán)用順序表實(shí)現(xiàn)。 4、 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 【檢查期限】 1、 上機(jī)內(nèi)容檢查時(shí)間：第2次和第3次上機(jī)時(shí)，以第3次上機(jī)為截止時(shí)間； 2、 報(bào)告上交截止時(shí)間：第2次上機(jī)后的第一次課的上課前截止。 實(shí)驗(yàn)二 棧、隊(duì)列及其應(yīng)用（1.5~2.5次上機(jī)） 【上機(jī)時(shí)間】 第3次，第4次 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 深入理解棧和隊(duì)列的特性，領(lǐng)會(huì)它們各自的應(yīng)用背景

7、。熟練掌握它們?cè)诓煌鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)、不同的約定中，其基本操作的實(shí)現(xiàn)方法與差異。體會(huì)以下幾點(diǎn)（注意你所做的約定）： 1、 棧：順序棧（?？?棧滿條件，入棧/出棧）、鏈棧（?？諚l件，入棧/出棧）； 2、 隊(duì)列：鏈隊(duì)列（隊(duì)空條件，入隊(duì)/出隊(duì)）、順序隊(duì)列/循環(huán)順序隊(duì)列（隊(duì)空/隊(duì)滿條件，入隊(duì)/出隊(duì)）； 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 本次實(shí)驗(yàn)共五個(gè)題目，可任選其中的一題或多題。 1. 魔王語(yǔ)言解釋 具體要求參見《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集》P97,實(shí)習(xí)2.2中的描述。 2. 算術(shù)表達(dá)式求值的演示 具體要求參見《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)題集》P99實(shí)習(xí)2.5中的描述。 3. N-皇后問題 假設(shè)有一NN的棋盤和N個(gè)皇后，請(qǐng)為這

8、N個(gè)皇后進(jìn)行布局使得這N個(gè)皇后互不攻擊(即任意兩個(gè)皇后不在同一行、同一列、同一對(duì)角線上。 要求： 1) 輸入N，輸出N個(gè)皇后互不攻擊的布局； 2) 要求用非遞歸方法來解決N-皇后問題，即自己設(shè)置棧來處理。 4. 背包問題 假設(shè)有一個(gè)能裝入總體積為T的背包和n件體積分別為w1 , w2 , … , wn 的物品，能否從n件物品中挑選若干件恰好裝滿背包，即使w1 +w2 + … + wn=T，要求找出所有滿足上述條件的解。 例如：當(dāng)T=10，各件物品的體積{1，8，4，3，5，2}時(shí)，可找到下列4組解： （1，4，3，2） （1，4，5）

9、 （8，2） （3，5，2）。 提示：可利用回溯法的設(shè)計(jì)思想來解決背包問題。 首先將物品排成一列，然后順序選取物品裝入背包，假設(shè)已選取了前i 件物品之后背包還沒有裝滿，則繼續(xù)選取第i+1件物品，若該件物品“太大”不能裝入，則棄之而繼續(xù)選取下一件，直至背包裝滿為止。但如果在剩余的物品中找不到合適的物品以填滿背包，則說明“剛剛”裝入背包的那件物品“不合適”，應(yīng)將它取出“棄之一邊”，繼續(xù)再?gòu)摹八蟆钡奈锲分羞x取，如此重復(fù)，直至求得滿足條件的解，或者無(wú)解。 5. MML命令解釋 說明：MML命令又稱人機(jī)交互語(yǔ)言，作用就是客戶端通過發(fā)送有意義的命令字符串

10、來獲取服務(wù)器的服務(wù)。它的格式有很多種，它的格式有很多種，我們要支持下面兩種： 1) 命令字：{參數(shù)1=參數(shù)1值，參數(shù)2=參數(shù)2值，.....},{......},.......... 有一個(gè)命令字和很多的參數(shù)塊，每個(gè)參數(shù)塊中有很多的參數(shù)，參數(shù)之間用逗號(hào) 隔開參數(shù)值的類型有兩種，整型和字符串。 2) 命令字:{.........},{..........};命令字:{...},{...}................;命令字:{.....},...... 有很多的命令字，每?jī)蓚€(gè)命令字之間用分號(hào)隔開，每個(gè)命令字可以有很多的參數(shù)塊，每個(gè)參數(shù)塊的內(nèi)容同格式1）； 基本要求： 1)

11、提取所有的參數(shù)及其值，其中值為用雙/單引號(hào)括住的字符串值或者整型值； 2) 打印有多少個(gè)命令字和參數(shù)塊個(gè)數(shù)以及參數(shù)的個(gè)數(shù)； 3) 遇到非法輸入要報(bào)警； 附加要求： 1) 對(duì)非法輸入報(bào)告其類型，如字符串沒有引號(hào)等等； 2) 限定參數(shù)必須為合法的標(biāo)識(shí)符(即字母或下劃線開始的、由字母數(shù)字下劃線組成的字符串)，對(duì)非法的標(biāo)識(shí)符要報(bào)錯(cuò)； 補(bǔ)充：如果程序的健壯性很強(qiáng)，即遇到精心設(shè)計(jì)的測(cè)試用例不會(huì)死機(jī)，可以提示輸入錯(cuò)，則加分。 【實(shí)驗(yàn)要求】 1. 要求所編寫的程序應(yīng)： a) 必須帶命令行參數(shù)； b) 必須通過命令行參數(shù)指定輸入、輸出文件的文件名，練習(xí)對(duì)文件的操作。 2. 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告

12、。 【檢查期限】 1． 上機(jī)內(nèi)容檢查時(shí)間：第3~5次上機(jī)時(shí)，以第5次上機(jī)為截止時(shí)間； 2． 報(bào)告上交截止時(shí)間：第4次上機(jī)后的第一次課的上課前截止。 實(shí)驗(yàn)三 二叉樹及其應(yīng)用（2次上機(jī)） 【上機(jī)時(shí)間】 第5~7次 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 樹是一種應(yīng)用極為廣泛的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，是本課程的重點(diǎn)。樹是一種1:N的非線性結(jié)構(gòu)。本章首先以二叉樹這種特殊、簡(jiǎn)單的樹為原型，討論數(shù)據(jù)元素(結(jié)點(diǎn))之間的1:N(N=0,1,2)關(guān)系的表示(順序映像——完全二叉樹的順序存儲(chǔ)；鏈?zhǔn)接诚瘛骀湵?、三叉鏈?；重點(diǎn)介紹二叉樹的各種遍歷算法(先序、中序、后序、層次遍歷)；并以這些遍歷算法為基礎(chǔ)，進(jìn)一步討論二叉

13、樹的其他各種問題的求解算法。然后，展開對(duì)一般樹的表示(雙親表示法、孩子表示法、孩子-兄弟表示法)和操作算法的討論；強(qiáng)調(diào)樹(森林)的孩子-兄弟表示法及其相關(guān)應(yīng)用；并將表示樹(森林)的孩子-兄弟鏈映射到表示二叉樹的二叉鏈，從而獲得樹(森林)與二叉樹的相互轉(zhuǎn)換。 本實(shí)驗(yàn)以二叉樹的鏈?zhǔn)奖硎?、建立和?yīng)用為基礎(chǔ)，旨在讓學(xué)生深入了解二叉樹的存儲(chǔ)表示特征以及遍歷次序與二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進(jìn)一步掌握利用遍歷思想解決二叉樹中相關(guān)問題的方法。 本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)目的是讓學(xué)生通過思考、上機(jī)實(shí)踐與分析總結(jié)，理解計(jì)算機(jī)進(jìn)行算術(shù)表達(dá)式解析、計(jì)算的可能方法，初步涉及一些編譯技術(shù)，增加自己今后學(xué)習(xí)編譯原理的興趣，并奠定

14、一些學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 本實(shí)驗(yàn)由以下環(huán)節(jié)組成： 1） 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 以二叉鏈表或三叉鏈表作為二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)； 2） 二叉樹的創(chuàng)建(鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)) 以某一種遍歷的次序錄入二叉樹的元素，寫出相應(yīng)的二/三叉鏈表的創(chuàng)建算法，并上機(jī)實(shí)現(xiàn)該算法； 二叉樹的輸入次序可以有如下幾種方法，你可以選擇其中之一來作為二/三叉鏈表創(chuàng)建程序的輸入： A B C E D F G H 圖 1 (1) 添加虛結(jié)點(diǎn)補(bǔ)足成完全二叉樹，對(duì)補(bǔ)足虛結(jié)點(diǎn)后的二叉樹按層次遍歷次序輸入。 如圖1的二叉樹輸入次序?yàn)椋? A, B, C, F, D, E, F, F, F,

15、 G, F, F, H 也可以通過添加虛結(jié)點(diǎn)，為每一實(shí)在結(jié)點(diǎn)補(bǔ)足其孩子，再對(duì)補(bǔ)足虛結(jié)點(diǎn)后的二叉樹按層次遍歷的次序輸入。 如圖1的二叉樹輸入次序?yàn)椋? A, B, C, F, D, E, F, G, F, F, H, F, F, F, F, F, F 進(jìn)一步改進(jìn)，可以在輸入列表中忽略出現(xiàn)在列表尾部的虛結(jié)點(diǎn)，即： A, B, C, F, D, E, F, G, F, F, H (2) 通過添加虛結(jié)點(diǎn)，將二叉樹中的每一實(shí)在結(jié)點(diǎn)補(bǔ)足成度為2的結(jié)點(diǎn)，對(duì)補(bǔ)足虛結(jié)點(diǎn)后的二叉樹按先序遍歷的次序輸入。 如圖1的二叉樹輸入次序?yàn)椋? A, B, F, D, G, F, F, F,

16、 C, E, F, H, F, F, F, F, F (3) 依次輸入二叉樹的中序和后序遍歷的結(jié)果。 如圖1的二叉樹輸入次序?yàn)椋? 中序：B, G, D, A, E, H, C, F 后序：G, D, B, H, E, F, C, A (4) 依次輸入二叉樹的中序和先序遍歷的結(jié)果。 如圖1的二叉樹輸入次序?yàn)椋? 中序：B, G, D, A, E, H, C, F 先序：A, B, D, G, C, E, H, F 3） 二叉樹的遍歷 對(duì)所建的二叉樹進(jìn)行驗(yàn)證：按初始輸入元素采用的遍歷方法遍歷該二叉樹，看遍歷的結(jié)果是否與初始輸入一致； 4） 二叉樹的應(yīng)用：線索二叉

17、樹的創(chuàng)建 基于二叉樹遍歷思想的其它問題的求解：擴(kuò)展二叉樹的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，增加表示直接后繼線索的鏈域，給出創(chuàng)建給定二叉樹的后序線索化二叉樹的程序； 5） 線索二叉樹的遍歷 編寫在后序線索化樹上的遍歷算法。 6） 二叉樹創(chuàng)建的特例——表達(dá)式樹 在2）基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)為輸入表達(dá)式(僅考慮運(yùn)算符為雙目運(yùn)算符的情況)創(chuàng)建表達(dá)式樹的程序： A) 先實(shí)現(xiàn)輸入為合法的波蘭式； B) 進(jìn)一步考慮輸入為中綴表達(dá)式（需要分析優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性） C) 考慮輸入為合法的逆波蘭式； 7） 二叉樹遍歷的特例——表達(dá)式樹 針對(duì)用6）創(chuàng)建的表達(dá)式樹，用3）遍歷(先序/中序/后序)該樹，比較它與實(shí)際的波蘭式、中綴

18、式和逆波蘭式之間的區(qū)別； 8） 二叉樹的應(yīng)用——表達(dá)式求值與轉(zhuǎn)換 基于3）的后序遍歷或基于5）， A)完成給定表達(dá)式樹的表達(dá)式求值運(yùn)算； B)輸出表達(dá)式的另一種表示方法（如波蘭式、逆波蘭式或中綴表達(dá)式）。 【實(shí)驗(yàn)要求】 1. 每一學(xué)生必須完成以下內(nèi)容： a) 1)至5) b) 6)中的A)、B)、C)之一 c) 7）以及8）中的A)、B) 之一。 2. 其余部分可以根據(jù)自己的實(shí)際情況酌情處理。 【檢查期限】 1． 上機(jī)內(nèi)容檢查時(shí)間：第6~8次上機(jī)時(shí)，以第8次上機(jī)為截止時(shí)間； 2． 報(bào)告上交截止時(shí)間：第7次上機(jī)后的第1次課上課前截止。 實(shí)驗(yàn)四 圖及其應(yīng)

19、用（2~3次上機(jī)） 【上機(jī)時(shí)間】 第8~10次 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 圖是另一種應(yīng)用極為廣泛的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是本課程的重點(diǎn)。圖是一種M:N的非線性結(jié)構(gòu)。在圖的學(xué)習(xí)中，首先要解決如何表示圖中頂點(diǎn)之間的關(guān)系。在教材中給出了鄰接矩陣、鄰接表、鄰接多重表、十字鏈表四種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有不同的應(yīng)用范圍（要求熟練掌握前兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)）。其次，必須理解深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索的特征，熟練寫出它們?cè)贏DT Graph以及在不同存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)下的算法實(shí)現(xiàn)，并基于它們進(jìn)一步掌握生成森林(樹)的構(gòu)造、連通分量的確定、關(guān)節(jié)點(diǎn)的查找等算法。再次，要能理解最小生成樹的普里姆和克魯斯卡爾算法，分析它們各自的特征以及時(shí)空特性。

20、最后，掌握有向無(wú)環(huán)圖的應(yīng)用，重點(diǎn)掌握拓?fù)渑判?入度)，理解如何利用拓?fù)渑判蜻M(jìn)行關(guān)鍵路徑的求解；理解在網(wǎng)中如何求從某源點(diǎn)到其它頂點(diǎn)以及任意兩個(gè)頂點(diǎn)之間的最短路徑(可以結(jié)合最小生成樹理解)。 本實(shí)驗(yàn)是圖的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生熟練掌握?qǐng)D的存儲(chǔ)表示特征，各類圖的創(chuàng)建、遍歷方法以及基于遍歷的算法應(yīng)用。 【實(shí)驗(yàn)題目】 1、 圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的定義和圖的創(chuàng)建 圖的種類有：有向圖、無(wú)向圖、有向網(wǎng)、無(wú)向網(wǎng)。 圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可采用：鄰接矩陣、鄰接表。 要求：分別給出鄰接矩陣和鄰接表在某一種圖上的創(chuàng)建算法 2、 圖的遍歷：非遞歸的深度優(yōu)先搜索算法、廣度優(yōu)先搜索算法。 3、 圖的深度遍歷的應(yīng)用：求無(wú)向連通圖

21、中的關(guān)節(jié)點(diǎn)（教材P177-178,算法7.10和7.11） 4、 圖的廣度遍歷的應(yīng)用：給定圖G，輸出從頂點(diǎn)v0到其余每個(gè)頂點(diǎn)的最短路徑，要求輸出各路徑中的頂點(diǎn)信息。 【實(shí)驗(yàn)要求】 1. 每一學(xué)生必須完成上述所有題 2. 進(jìn)一步熟悉靜態(tài)鏈的應(yīng)用： 習(xí)題集7.25,以及依據(jù)此存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的3和4的實(shí)現(xiàn) 本項(xiàng)內(nèi)容可以根據(jù)自己的實(shí)際情況酌情處理，但是必須在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中附上自己對(duì)靜態(tài)鏈的體會(huì)（可以結(jié)合在樹中的作業(yè)練習(xí)等來闡明）。 【檢查期限】 1． 上機(jī)內(nèi)容檢查時(shí)間：第9~10次上機(jī)時(shí)，以第10次上機(jī)為截止時(shí)間； 2． 報(bào)告上交截止時(shí)間：第10次上機(jī)后的第1次課上課前截止。 附

22、錄 Makefile 、GCC、pkg-config 使用說明 1. GCC的使用 2. pkg-config的作用 3. Makefile的作用 此教程還不夠完整，很多地方比較簡(jiǎn)陋，打算以后再不斷完整它，現(xiàn)在來說用這個(gè)教程的內(nèi)容已經(jīng)能夠開發(fā)程序了。 1．GCC的使用 通常所說的GCC是GUN Compiler Collection的簡(jiǎn)稱，除了編譯程序之外，它還含其他相關(guān)工具，所以它能把易于人類使用的高級(jí)語(yǔ)言編寫的源代碼構(gòu)建成計(jì)算機(jī)能夠直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。GCC是Linux平臺(tái)下最常用的編譯程序，它是Linux平臺(tái)編譯器的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在Linux平臺(tái)下的嵌入式開發(fā)領(lǐng)

23、域，GCC也是用得最普遍的一種編譯器。GCC之所以被廣泛采用，是因?yàn)樗苤С指鞣N不同的目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)。例如，它既支持基于宿主的開發(fā)（簡(jiǎn)單講就是要為某平臺(tái)編譯程序，就在該平臺(tái)上編譯），也支持交叉編譯（即在A平臺(tái)上編譯的程序是供平臺(tái)B使用的）。目前，GCC支持的體系結(jié)構(gòu)有四十余種，常見的有X86系列、Arm、 PowerPC等。同時(shí)，GCC還能運(yùn)行在不同的操作系統(tǒng)上，如Linux、Solaris、Windows等。 除了上面講的之外，GCC除了支持C語(yǔ)言外，還支持多種其他語(yǔ)言，例如C++、Ada、Java、Objective-C、FORTRAN、Pascal等。 程序的編譯過程 對(duì)于GUN

24、編譯器來說，程序的編譯要經(jīng)歷預(yù)處理、編譯、匯編、連接四個(gè)階段。 從功能上分，預(yù)處理、編譯、匯編是三個(gè)不同的階段，但GCC的實(shí)際操作上，它可以把這三個(gè)步驟合并為一個(gè)步驟來執(zhí)行。 在預(yù)處理階段，輸入的是C語(yǔ)言的源文件，通常為*.c。它們通常帶有.h之類頭文件的包含文件。這個(gè)階段主要處理源文件中的#ifdef、 #include和#define命令。該階段會(huì)生成一個(gè)中間文件*.i，但實(shí)際工作中通常不用專門生成這種文件，因?yàn)榛旧嫌貌坏?；若非要生成這種文件不可，可以利用下面的示例命令： gcc -E main.c -o main.i 在編譯階段，輸入的是中間文件*.i，編譯后生成匯編語(yǔ)

25、言文件*.s 。這個(gè)階段對(duì)應(yīng)的GCC命令如下所示： gcc -S main.i -o main.s 在匯編階段，將輸入的匯編文件*.s轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言*.o。這個(gè)階段對(duì)應(yīng)的GCC命令如下所示： gcc -c main.s -o main.0 最后，在連接階段將輸入的機(jī)器代碼文件*.s（與其它的機(jī)器代碼文件和庫(kù)文件）匯集成一個(gè)可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼文件。這一步驟，可以利用下面的示例命令完成： gcc main.o -o main GCC常用模式 這里介紹GCC追常用的兩種模式：編譯模式和編譯連接模式。下面以一個(gè)例子來說明各種模式的使用方法。為簡(jiǎn)單起見，假設(shè)我們?nèi)康脑?/p>

26、代碼都在一個(gè)文件main.c中，要想把這個(gè)源文件直接編譯成可執(zhí)行程序，可以使用以下命令： gcc -o main main.c 這里main.c是源文件，生成的可執(zhí)行代碼存放在一個(gè)名為main 的文件中（該文件是機(jī)器代碼并且可執(zhí)行）。-o 是生成可執(zhí)行文件的輸出選項(xiàng)。如果我們只想讓源文件生成目標(biāo)文件（給文件雖然也是機(jī)器代碼但不可執(zhí)行），可以使用標(biāo)記-c ，詳細(xì)命令如下所示： gcc -c main.c 默認(rèn)情況下，生成的目標(biāo)文件被命名為main.o，但我們也可以為輸出文件指定名稱，如下所示： gcc -c main.c -o m.o 上面這條命令將編譯后的目

27、標(biāo)文件命名為m.o，而不是默認(rèn)的main.o。 迄今為止，我們談?wù)摰某绦騼H涉及到一個(gè)源文件；現(xiàn)實(shí)中，一個(gè)程序的源代碼通常包含在多個(gè)源文件之中，這該怎么辦？沒關(guān)系，即使這樣，用GCC處理起來也并不復(fù)雜，見下例： gcc -o main 1.c 2.c 3.c 需要注意的是，要生成可執(zhí)行程序時(shí)，一個(gè)程序無(wú)論有有一個(gè)源文件還是多個(gè)源文件，所有被編譯和連接的源文件中必須有且僅有一個(gè)main函數(shù)，因?yàn)閙ain 函數(shù)是該程序的入口點(diǎn)（換句話說，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用該程序時(shí)，首先將控制權(quán)授予程序的main函數(shù)）。但如果僅僅是把源文件編譯成目標(biāo)文件的時(shí)候，因?yàn)椴粫?huì)進(jìn)行連接，所以main函數(shù)不是必需的。

28、 常用選項(xiàng) 許多情況下，頭文件和源文件會(huì)單獨(dú)存放在不同的目錄中。例如，假設(shè)存放源文件的子目錄名為./src，而包含文件則放在層次的其他目錄下，如./inc。當(dāng)我們?cè)?/src 目錄下進(jìn)行編譯工作時(shí)，如何告訴GCC到哪里找頭文件呢？方法如下所示： gcc test.c –I../inc -o test 上面的命令告訴GCC包含文件存放在./inc 目錄下，在當(dāng)前目錄的上一級(jí)。如果在編譯時(shí)需要的包含文件存放在多個(gè)目錄下，可以使用多個(gè)-I 來指定各個(gè)目錄： gcc test.c –I../inc1 –I../../inc2 -o test 這里指出了另一個(gè)包含子目錄i

29、nc2，較之前目錄它還要在再上兩級(jí)才能找到。 另外，我們還可以在編譯命令行中定義符號(hào)常量。為此，我們可以簡(jiǎn)單的在命令行中使用-D選項(xiàng)即可，如下例所示： gcc -DTEST_CONFIGURATION test.c -o test 上面的命令與在源文件中加入下列命令是等效的： #define TEST_CONFIGURATION 在編譯命令行中定義符號(hào)常量的好處是，不必修改源文件就能改變由符號(hào)常量控制的行為。 此外，還有一個(gè)比較重要的選項(xiàng)，就是指定編譯時(shí)需要用到的庫(kù)，用法如下： gcc -lcurses main.c 這個(gè)例子的意思是使用curse

30、s庫(kù)編譯程序。使用-L選項(xiàng)時(shí)后面可以放庫(kù)的路徑，編譯器就會(huì)在指定的目錄里尋找所需的庫(kù)。 警告功能 當(dāng)GCC 在編譯過程中檢查出錯(cuò)誤的話，它就會(huì)中止編譯；但檢測(cè)到警告時(shí)卻能繼續(xù)編譯生成可執(zhí)行程序，因?yàn)榫嬷皇轻槍?duì)程序結(jié)構(gòu)的診斷信息，它不能說明程序一定有錯(cuò)誤，而是存在風(fēng)險(xiǎn)，或者可能存在錯(cuò)誤。雖然GCC提供了非常豐富的警告，但前提是你已經(jīng)啟用了它們，否則它不會(huì)報(bào)告這些檢測(cè)到的警告。 在眾多的警告選項(xiàng)之中，最常用的就是-Wall選項(xiàng)。該選項(xiàng)能發(fā)現(xiàn)程序中一系列的常見錯(cuò)誤警告，該選項(xiàng)用法舉例如下： gcc -Wall main.c -o main 2．pkg-config

31、的作用 （此部分教程還不完整，待添加新內(nèi)容） 在使用GCC編譯和鏈接源代碼時(shí)，往往需要指定庫(kù)的頭文件地址和庫(kù)文件的位置。即使用-I和-L選項(xiàng)（或者-i和-l）。但是，當(dāng)編寫程序時(shí)，往往會(huì)需要涉及到多個(gè)程序庫(kù)，比如編寫GTK+程序時(shí)，需要用到的庫(kù)有pango、cairo、gobject、gdk等，涉及到的頭文件也很多，一一指定是非常麻煩的。 pkg-config簡(jiǎn)單來說，就是一個(gè)負(fù)責(zé)替你指定所用到的頭文件和庫(kù)的地址給編譯器的工具，一般來說，最常用的是兩個(gè)功能，一是指定編譯程序時(shí)需要用到的頭文件地址給編譯器，使用方法： gcc –E main.c –o main.i `pkg-conf

32、ig –cflags gtk+-2.0` 這條命令的意思是，假定main.c是一個(gè)GTK+程序，則`pkg-config –cflags gtk+-2.0`這條命令會(huì)把這個(gè)程序里所用的頭文件地址告訴給gcc。注意，gcc使用-E選項(xiàng)，表示只對(duì)main.c做預(yù)處理，因?yàn)闆]有指定庫(kù)函數(shù)的地址，不能加載庫(kù)函數(shù)，即不能可執(zhí)行生成模塊。另外一個(gè)重要的功能是告訴編譯器庫(kù)的位置，使用方法： Gcc –o main main.i `pkg-config –libs gtk+-.20` 這條命令的意思是，把main.i所可能用到的庫(kù)的目錄傳給編譯器，這樣就能編譯連接生成可知性文件了。 關(guān)于pkg-c

33、onfig 就介紹到這里，其他內(nèi)容以后再作補(bǔ)充。 3．Makefile的作用 3.1 Makefile簡(jiǎn)介 Makefile是GNU Make的輸入文件，用來指示make怎樣自動(dòng)編譯源代碼。這個(gè)文 件里主要是有關(guān)哪些文件（‘target’目的文件）是從哪些別的 文件（‘dependencies’依靠文件）中產(chǎn)生的，用什么命令來進(jìn)行 這個(gè)產(chǎn)生過程。有了這些信息， make 會(huì)檢查硬盤上的文件，如果 目的文件的時(shí)間戳（該文件生成或被改動(dòng)時(shí)的時(shí)間）比至少它的一個(gè)依靠文件舊的話， make 就執(zhí)行相應(yīng)的命令，以便更新目的文件。（目的文件不一定是最后的可執(zhí)行檔，它可以是任何一個(gè)文件。） Ma

34、kefile 一般被叫做“Makefile”或“makefile”。當(dāng)然你可以 在 make 的命令行指定別的文件名。如果你不特別指定，它會(huì)尋 找“makefile”或“Makefile”，因此使用這兩個(gè)名字是最簡(jiǎn)單 的。 一個(gè) makefile 主要含有一系列的規(guī)則，如下： : ... (tab) (tab) . 例如，考慮以下的 makefile ： ----------------------------------------------------------- myprog : foo.o bar.o gcc foo.o

35、 bar.o -o myprog foo.o : foo.c foo.h bar.h gcc -c foo.c -o foo.o bar.o : bar.c bar.h gcc -c bar.c -o bar.o ----------------------------------------------------------- 這是一個(gè)非常基本的 makefile —— make 從最上面開始，把上 面第一個(gè)目的，‘myprog’，做為它的主要目標(biāo)（一個(gè)它需要保 證其總是最新的最終目標(biāo)）。給出的規(guī)則說明只要文件‘myprog’ 比文件‘foo.o’或‘bar

36、.o’中的任何一個(gè)舊，下一行的命令將 會(huì)被執(zhí)行。 但是，在檢查文件 foo.o 和 bar.o 的時(shí)間戳之前，它會(huì)往下查 找那些把 foo.o 或 bar.o 做為目標(biāo)文件的規(guī)則。它找到的關(guān)于 foo.o 的規(guī)則，該文件的依靠文件是 foo.c, foo.h 和 bar.h 。 它從下面再找不到生成這些依靠文件的規(guī)則，它就開始檢查磁碟 上這些依靠文件的時(shí)間戳。如果這些文件中任何一個(gè)的時(shí)間戳比 foo.o 的新，命令 gcc -o foo.o foo.c 將會(huì)執(zhí)行，從而更新 文件 foo.o 。 接下來對(duì)文件 bar.o 做類似的檢查，依靠文件在這里是文件 bar.c 和 bar.h 。

37、現(xiàn)在， make 回到‘myprog’的規(guī)則。如果剛才兩個(gè)規(guī)則中的任 何一個(gè)被執(zhí)行，myprog 就需要重建（因?yàn)槠渲幸粋€(gè) .o 檔就會(huì)比 ‘myprog’新），因此連接命令將被執(zhí)行。 3.2 編寫 make 規(guī)則 (Rules) 最簡(jiǎn)單的編寫規(guī)則的方法是一個(gè)一個(gè)的查 看源碼文件，把它們的目標(biāo)文件做為目的，而Ｃ源碼文件和被它 #include 的 header 檔做為依靠文件。但是你也要把其它被這些 header 檔 #include 的 header 檔也列為依靠文件，還有那些被 包括的文件所包括的文件……然后你會(huì)發(fā)現(xiàn)要對(duì)越來越多的文件 進(jìn)行管理，然后你的頭發(fā)開始脫落，你的脾氣開始變

38、壞，你的臉 色變成菜色，你走在路上開始跟電線桿子碰撞，終于你搗毀你的 電腦顯示器，停止編程。到低有沒有些容易點(diǎn)兒的方法呢？ 當(dāng)然有！向編譯器要！在編譯每一個(gè)源碼文件的時(shí)候，它實(shí)在應(yīng) 該知道應(yīng)該包括什么樣的 header 檔。使用 gcc 的時(shí)候，用 -M 開關(guān)，它會(huì)為每一個(gè)你給它的Ｃ文件輸出一個(gè)規(guī)則，把目標(biāo)文件 做為目的，而這個(gè)Ｃ文件和所有應(yīng)該被 #include 的 header 文 件將做為依靠文件。注意這個(gè)規(guī)則會(huì)加入所有 header 文件，包 括被角括號(hào)(`<, `>)和雙引號(hào)(`")所包圍的文件。其實(shí)我們可以 相當(dāng)肯定系統(tǒng) header 檔（比如 stdio.h, stdl

39、ib.h 等等）不會(huì) 被我們更改，如果你用 -MM 來代替 -M 傳遞給 gcc，那些用角括 號(hào)包圍的 header 檔將不會(huì)被包括。（這會(huì)節(jié)省一些編譯時(shí)間） 由 gcc 輸出的規(guī)則不會(huì)含有命令部分；你可以自己寫入你的命令 或者什么也不寫，而讓 make 使用它的隱含的規(guī)則。 3.3 Makefile 變量 上面提到 makefiles 里主要包含一些規(guī)則。它們包含的其它的東西是變量定義。 makefile 里的變量就像一個(gè)環(huán)境變量(environment variable)。 事實(shí)上，環(huán)境變量在 make 過程中被解釋成 make 的變量。這些 變量是大小寫敏感的，一般使

40、用大寫字母。它們可以從幾乎任何 地方被引用，也可以被用來做很多事情，比如： i) 貯存一個(gè)文件名列表。在上面的例子里，生成可執(zhí)行文件的 規(guī)則包含一些目標(biāo)文件名做為依靠。在這個(gè)規(guī)則的命令行 里同樣的那些文件被輸送給 gcc 做為命令參數(shù)。如果在這 里使用一個(gè)變數(shù)來貯存所有的目標(biāo)文件名，加入新的目標(biāo) 文件會(huì)變的簡(jiǎn)單而且較不易出錯(cuò)。 ii) 貯存可執(zhí)行文件名。如果你的項(xiàng)目被用在一個(gè)非 gcc 的系 統(tǒng)里，或者如果你想使用一個(gè)不同的編譯器，你必須將所 有使用編譯器的地方改成用新的編譯器名。但是如果使用一 個(gè)變量來代替編譯器名，那么你只需要改變一個(gè)地方，其 它所有地方的命令名

41、就都改變了。 iii) 貯存編譯器旗標(biāo)。假設(shè)你想給你所有的編譯命令傳遞一組 相同的選項(xiàng)（例如 -Wall -O -g）；如果你把這組選項(xiàng)存 入一個(gè)變量，那么你可以把這個(gè)變量放在所有呼叫編譯器 的地方。而當(dāng)你要改變選項(xiàng)的時(shí)候，你只需在一個(gè)地方改 變這個(gè)變量的內(nèi)容。 要設(shè)定一個(gè)變量，你只要在一行的開始寫下這個(gè)變量的名字，后 面跟一個(gè) = 號(hào)，后面跟你要設(shè)定的這個(gè)變量的值。以后你要引用 這個(gè)變量，寫一個(gè) $ 符號(hào)，后面是圍在括號(hào)里的變量名。比如在 下面，我們把前面的 makefile 利用變量重寫一遍： -------------------------------------

42、--------------------------- OBJS = foo.o bar.o CC = gcc CFLAGS = -Wall -O -g myprog : $(OBJS) $(CC) $(OBJS) -o myprog foo.o : foo.c foo.h bar.h $(CC) $(CFLAGS) -c foo.c -o foo.o bar.o : bar.c bar.h $(CC) $(CFLAGS) -c bar.c -o bar.o ----------------------------------------------

43、------------------ 還有一些設(shè)定好的內(nèi)部變量，它們根據(jù)每一個(gè)規(guī)則內(nèi)容定義。三個(gè) 比較有用的變量是 $@, $< 和 $^ （這些變量不需要括號(hào)括住）。 $@ 擴(kuò)展成當(dāng)前規(guī)則的目的文件名， $< 擴(kuò)展成依靠列表中的第 一個(gè)依靠文件，而 $^ 擴(kuò)展成整個(gè)依靠的列表（除掉了里面所有重 復(fù)的文件名）。利用這些變量，我們可以把上面的 makefile 寫成： ---------------------------------------------------------------- OBJS = foo.o bar.o CC = gcc CFLAGS = -Wall -O

44、 -g myprog : $(OBJS) $(CC) $^ -o $@ foo.o : foo.c foo.h bar.h $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@ bar.o : bar.c bar.h $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@ ---------------------------------------------------------------- 你可以用變量做許多其它的事情，特別是當(dāng)你把它們和函數(shù)混合 使用的時(shí)候。如果需要更進(jìn)一步的了解，請(qǐng)參考 GNU Make 手冊(cè)。 另外，配合使用pkg

45、-config，你可以在把代碼所用的頭文件和庫(kù)函數(shù)位置放在變量里。比如，在編寫GTK+程序時(shí)，可以這樣設(shè)置一個(gè)變量： GTK_FLAGS=$(shell pkg-config --libs --cflags "gtk+-2.0") 然后在規(guī)則里使用它： gcc main.c -o simple $(GTK_FLAGS) 3.4 隱含規(guī)則 (Implicit Rules) 請(qǐng)注意，在上面的例子里，幾個(gè)產(chǎn)生 .o 文件的命令都是一樣的。 都是從 .c 文件和相關(guān)文件里產(chǎn)生 .o 文件，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的步 驟。其實(shí) make 已經(jīng)知道怎么做——它有一些叫做隱含規(guī)則的內(nèi) 置的規(guī)則，這些

46、規(guī)則告訴它當(dāng)你沒有給出某些命令的時(shí)候，應(yīng)該 怎么辦。 如果你把生成 foo.o 和 bar.o 的命令從它們的規(guī)則中刪除， make 將會(huì)查找它的隱含規(guī)則，然后會(huì)找到一個(gè)適當(dāng)?shù)拿睢Ｋ拿顣?huì) 使用一些變量，因此你可以按照你的想法來設(shè)定它：它使用變量 CC 做為編譯器（象我們?cè)谇懊娴睦樱?，并且傳遞變量 CFLAGS （給 C 編譯器，C++ 編譯器用 CXXFLAGS ），CPPFLAGS （ C 預(yù) 處理器旗標(biāo)）， TARGET_ARCH （現(xiàn)在不用考慮這個(gè)），然后它加 入旗標(biāo) -c ，后面跟變量 $< （第一個(gè)依靠名），然后是旗 標(biāo) -o 跟變量 $@ （目的文件名）。一個(gè)Ｃ編

47、譯的具體命令將 會(huì)是： $(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c $< -o $@ 當(dāng)然你可以按照你自己的需要來定義這些變量。這就是為什么用 gcc 的 -M 或 -MM 開關(guān)輸出的碼可以直接用在一個(gè) makefile 里。 3.5 假象目的 (Phony Targets) 假設(shè)你的一個(gè)項(xiàng)目最后需要產(chǎn)生兩個(gè)可執(zhí)行文件。你的主要目標(biāo) 是產(chǎn)生兩個(gè)可執(zhí)行文件，但這兩個(gè)文件是相互獨(dú)立的——如果一 個(gè)文件需要重建，并不影響另一個(gè)。你可以使用“假象目的”來 達(dá)到這種效果。一個(gè)假象目的跟一個(gè)正常的目的幾乎是一樣的， 只是這個(gè)目的文件

48、是不存在的。因此， make 總是會(huì)假設(shè)它需要 被生成，當(dāng)把它的依賴文件更新后，就會(huì)執(zhí)行它的規(guī)則里的命令 行。 如果在我們的 makefile 開始處輸入： all : exec1 exec2 其中 exec1 和 exec2 是我們做為目的的兩個(gè)可執(zhí)行文件。 make 把這個(gè) all 做為它的主要目的，每次執(zhí)行時(shí)都會(huì)嘗試把 all 更新。但既然這行規(guī)則里沒有哪個(gè)命令來作用在一個(gè)叫 all 的 實(shí)際文件（事實(shí)上 all 并不會(huì)在磁碟上實(shí)際產(chǎn)生），所以這個(gè)規(guī) 則并不真的改變 all 的狀態(tài)。可既然這個(gè)文件并不存在，所以 make 會(huì)嘗試更新 all 規(guī)則，因此就檢

49、查它的依靠 exec1, exec2 是否需要更新，如果需要，就把它們更新，從而達(dá)到我們的目的。 假象目的也可以用來描述一組非預(yù)設(shè)的動(dòng)作。例如，你想把所有由 make 產(chǎn)生的文件刪除，你可以在 makefile 里設(shè)立這樣一個(gè)規(guī)則： clean : rm *.o rm myprog 前提是沒有其它的規(guī)則依靠這個(gè) veryclean 目的，它將永遠(yuǎn) 不會(huì)被執(zhí)行。但是，如果你明確的使用命令 make veryclean ， make 會(huì)把這個(gè)目的做為它的主要目標(biāo)，執(zhí)行那些 rm 命令。 如果你的硬盤上存在一個(gè)叫 clean 文件，會(huì)發(fā)生什么事？這 時(shí)因?yàn)?/p>

50、在這個(gè)規(guī)則里沒有任何依靠文件，所以這個(gè)目的文件一定是 最新的了（所有的依靠文件都已經(jīng)是最新的了），所以既使用戶明 確命令 make 重新產(chǎn)生它，也不會(huì)有任何事情發(fā)生。解決方法是標(biāo) 明所有的假象目的（用 .PHONY），這就告訴 make 不用檢查它們 是否存在于磁碟上，也不用查找任何隱含規(guī)則，直接假設(shè)指定的目 的需要被更新。在 makefile 里加入下面這行包含上面規(guī)則的規(guī)則： .PHONY : clean 就可以了。注意，這是一個(gè)特殊的 make 規(guī)則，make 知道 .PHONY 是一個(gè)特殊目的，當(dāng)然你可以在它的依靠里加入你想用的任何假象目的，而make 知道它們都是假象目的。 關(guān)于Makefile、GCC、pkg-config的介紹就到這里，這個(gè)文檔大量使用了網(wǎng)絡(luò)上的資源，在以后，我會(huì)把它整理成我自己的內(nèi)容。此文檔不定期更新。 15