Linux 程序开发流程 / 基本开发工具 / Vim / GCC工具链 / Make 工具 / Makefile 模板

编辑整理 by Staok。

本文部分内容摘自 “100ask imx6ull” 开发板的配套资料（如 百问网的《嵌入式Linux应用开发完全手册》，在 百问网 imx6ull pro 开发板 页面 中的《2.1 100ASK_IMX6ULL_PRO：开发板资料》或《2.2 全系列Linux教程：在线视频与配套资料》里面可以下载到），还有参考 菜鸟教程、C语言中文网、红联的等等等等，比较广泛，侵删。进行了精髓提取，方便日后查阅。过于基础的内容不会在此提及。如有错误恭谢指出！

注：在 Github 上的原版文章日后可能会更新，在其它位置发的不会跟进。文章的 Gitee 仓库地址，Gitee 访问更流畅。

Linux 一般开发步骤

p.s 本应放在最后，刻意写在前头。

Bootloader、Linux 内核、根文件系统、APP 等等软件，需要在 Ubuntu 中编译；但是阅读、修改这些源码时，在 Windows 下会比较方便。

所以工作日常开发流程如下：

PC 端，使用 Source insight 编、改源码 —>传—> Ubuntu 端（通过 SSH 打开），对修改好的源码进行编译、制作 —>下载—> 嵌入式板端，在 Linux 板子上运行、测试。

分步来说就是：

1. 在 Windows 上（Source insight）阅读、研究、修改，修改后，上传（推荐 FileZilla）到 Ubuntu；

2. 在 Ubuntu 上编译、制作（推荐使用 MobaXterm 通过 SSH 远程登陆 Ubuntu）；

3. 把制作好的可执行程序下载到 嵌入式开发板 上运行、测试。

u-boot、Linux内核，在 Windows 和 Ubuntu 各存一份。根文件系统使用 buildroot （或 Busybox 或 Yocto）制作，它无需放在 Windows 上。

Linux 下的开发

• 代码编辑：Vim、gedit（ubuntu 下）。

• 编译工具：gcc，make，cmake（生成 makefile，网搜教程，本篇不涉及）。

• 项目管理：git（网搜教程，本篇不涉及）。

详细资料-重要

关于 Linux Shell 命令、GCC、Makefile/CMake、GDB/GDBServer、Vim 等工具的详细使用教程和使用经验，

可见 本系类文章对应 仓库 Github 仓库 或 Gitee 仓库 中：

• 【1 GCC & GDB & GDBServer】；

• 【1 Linux 命令速查 & Shell & Vim】；

• 【1 Makefile & CMake 教程及模板】。

这几个文件夹内！

Vim 编辑器

功能：打开、新建和保存文件；文本编辑；多行、列间复制、粘贴和删除；查找和替换。

意义：开发中，尤其对于大型项目并不常用，但是在需要临时修改、现场调试和没有 GUI 形式的编辑器等等的时候，可以快速进行一些简单文本编辑。

Linux vi/vim | 菜鸟教程 (runoob.com)。

一图以蔽之

• 一般模式/普通模式：用于按各种快捷键进行光标移动、复制、粘贴和删除等。

• 编辑模式/插入模式：用于敲字符输入/编辑。

• 命令行模式：用于输入保存、退出、查找和替换 等 控制命令，在 一般模式 打一个冒号再输入命令。

注：当不知道处于何种模式时，按 ESC 键返回到 一般模式。可以在 Ubuntu 中安装中文输入法。

更多可参考 vim命令大全 - 知乎 (zhihu.com)。

在 一般模式 的快捷键

• i/a，在光标处的前/后进入 编辑模式。dw，删除一个单词；dd，删除光标所在行(d:delete) 。

• 单击 o （字母 o）键，在当前光标所在行的下方新建一行，并进入编辑模式。

• 单击 0（数字零） 光标移至当前行行首；$，光标移至当前行行末；%，在括号（）、[]、{}间移动。

• gg，跳到第一行，（xgg 就是跳到第x行的行首）；G，跳到文件结尾。

• ctrl + u/d 进行 半屏的前后滚动；ctrl + f/b 进行 全屏的 上下翻页。

• 使用 v 进入可视模式，移动光标来 选定文本块内容；用 y 复制选定块到缓冲区，用 d 剪切选定块到缓冲区，用 p 粘贴缓冲区中的内容。

• u，撤销上一步操作；ctrl + r，恢复，回退到前一个命令。

• 针对 Ubuntu 界面来说，ctrl + "-" ，减小字号；ctrl + shift + "+"，增大字号。

在 命令行模式 的命令

• 保存，:w；退出，:q；强制执行，在命令后加!；前面的命令可以组合。文件另存为，:w 。重命名当前文件，:f 。

• 查找，:/pattern 从光标开始处向文件尾搜索字符串 "pattern"，后按 n （在同一个方向重复上一次搜索命令）或 N （在反方向重复上一次搜索命令）；从当前光标位置开始搜索，若光标在文件开头，则为全文搜索。

• 替换，:%s/p1/p2/g 将文件中所有的 p1 均用 p2 替换；:%s/p1/p2/gc 替换时需要确认。释义，“ s“ 全称： substitute 替换；“ g“ 全称： global 全局；“ c“ 全称： confirm， 确认。

• 纵向分屏 来 新打开一个文件 :sp 或 横向分屏 :vsp ，此时会同屏新增一个窗口；切换这多个窗口的方法（循环移动）：ctrl + w，w（先按 ctrl + w，再按键 w），在多文件编程时，切换不同的窗口很实用。让鼠标可以在多个屏幕间切换：:set mouse=a；在某个窗口输入:q，为退出此窗口。

• 跳转到第 n 行，:n。打印当前文件名和行数，:f 。

• 从 a 到 b 行的内容写入 filename 文件，:a,bw 。

• 在 Vim 命令行执行 Shell 命令，:！+ shell 命令。

一日，一人，代码前坐禅，贤者模式，顿悟，曰：整个键盘，都是 Vim 的快捷键。

恢复文件

vi 在编辑某一个文件时，会生成一个临时文件，这个文件以 . 开头并以 .swp 结尾。正常退出该文件自动删除，如果意外退出例如忽然断电，该文件不会删除，我们在下次编辑时可以选择一下命令处理：

• O 只读打开，不改变文件内容。

• E 继续编辑文件，不恢复 .swp 文件保存的内容。

• R 将恢复上次编辑以后未保存文件内容。

• Q 退出 vi。

• D 删除 .swp 文件。

• 使用 vi －r 来恢复 filename 这个文件上次关闭前未保存的内容。

vim 命令行中的 选项

• -d，Diff 模式 (同 "vimdiff", 可迅速比较两文件不同处)。

• -R，只读模式 (同 "view")。

• -b，二进制模式。

• -r ，恢复上次崩溃的文件 filename (Recover crashed session)。

vim 编辑器的配置

命令行键入vim -version可以看到几个 vim 的配置文件在哪，包括 系统级配置文件（对所有用户有效）system vimrc file 一般在 /etc/vim/vimrc，用户级配置文件（对当前用户有效）user vimrc file 一般在 ~/.vimrc。

部分摘自 100ask，部分摘自 《嵌入式C语言的自我修养》
vim ~/.vimrc
在其中（选择性）加入如下内容：
​
" color scheme
colorscheme molokai
​
" disply incomplete commands
set showcmd
​
" set fileencodings 
set fileencodings=ucs-bom,utf-8,cp936,gb2312,gb18030,big5
set background=dark
set encoding=utf-8
set fenc=utf-8
set smartindent
set autoindent
set cul
set linespace=2
set showmatch
set lines=47 columns=90
​
" font and size
" set guifont=Andale Mono:h14
" set guifont=Monaco:hll
set guifont=Menlo:h14
​
" Softtabs, 4 spaces
" 编辑时 backspace 键设置为2个空格
set backspace=2
" 编辑时 tab 键设置为4个空格
set tabstop=4
" 设置自动对齐为4个空格
set shiftwidth=4
set shiftround
set softtabstop=4
set expandtab
set smarttab
​
" Highlight current line
au Winleave * set nocursorline
au WinEnter * set cursorline
set cursorline
​
" 底部显示光标所在行和列
set ruler
​
" 显示行号
set number
" 关闭行号为 set nonumber，即 "option" 前面加 "un" 前缀表失能此功能
​
" 搜索时不区分大小写
set ignorecase
​
" 搜索时高亮显示
set hlsearch
​
" 关闭兼容功能
set nocompatible

vim配置通过按键映射实现括号补全：

在 Vim 官网还有 很多 vim 扩展功能 .vim 文件 提供下载，放到~/.vim/plugin目录，再在~/.vimrc中对其进行配置即可使用。

更多 Vim 配置和插件可参考 Vim编辑器_~青萍之末~的博客-CSDN博客。

GCC 命令详情

编译流程

gcc 编译器可以通过 apt-get 安装 或者 在 GNU 官网下载。

要使用 gcc 等编译器或交叉编译器，应先把编译器的可执行文件放在某个目录，然后给系统环境变量加此路径（Win平台为添加环境变量，Linux 为使用 export 命令，或者在 bashrc 文件中添加，具体步骤在 “换源 和 添加系统变量” 一节 里面的 “添加系统变量” 处），对于 Make 工具同理。可以在 命令行运行 gcc -v 即可使用。

C/C++ 程序文件的编译过程图示：

gcc 基本命令

• 预处理（-E）：gcc -E main.c -o main.i，仅预处理。（通过重定向）输出到指定文件：gcc -E main.c > main.i。

• 编译（-S）：gcc -S main.c -o main.s，编译到汇编文件。

• 汇编（-c）：gcc -c main.c -o main.o，只生成目标文件（机器码），不进行链接。

完成整个编译（-o filename）

• 单文件：gcc main.c -o main，编译输出最终可执行文件，-o 后面要紧跟 输出文件名。

• 多文件：gcc main.c sub.c add.c -o ouput，其中 main.c 里面 #include 了 sub.h 和 add.h。

• 输出所有警告：加上 -W 或 -Wall 选项。

文件编码指定

• 程序文件在保存的时候就选好编码（有 ANSI、GB2312、UNICODE，和很常用的并推荐的 UTF-8），使用 记事本 或者 notepad 可以选择和转换。

• 使用 gcc 编译器，器对于 程序文件 和 编译出的 二进制可执行程序 都默认为 UTF-8 编码。

• 若 程序文件 的编码 不为 UTF-8 编码，则应该指定：-finput-charset=GB2312 等。

• 对于编译出来的可执行程序，可以指定它里面的字符是以什么方式编码：-fexec-charset=GB2312 等。注意，是指定/告知 而 不是转换的意思， gcc 不能转换编码。

• 例子：gcc -finput-charset=GB2312 -fexec-charset=UTF-8 -o test_charset_ansi test_charset_ansi.c。告知 编译器 .c 文件为 GB2312 编码，编译出的程序应为 UTF-8 编码。

• 在代码中使用汉字这类非 ASCII 码 字符 时，要特别留意编码格式。

头文件选项

• 对于 #include <...> 的头文件（一般都是 标准库的头文件，比如 stdio.h、stdlib.h、string.h 等） 编译器在编译时会去 gcc 默认的路径中（编译器目录里面的 include 文件夹里）寻找头文件。可以通过 echo 'main(){}'| arm-linux-gnueabihf-gcc -E -v - 命令来 列出头文件目录、库目录（LIBRARY_PATH）。

• 对于 #include "..." 的头文件去 -I 这个选项所指定的目录（dirname 目录）中去找（如果不加 -I 选项则默认搜 当前目录），-I 即是将 dirname 目录加入到头文件搜索目录列表中，用户引用除了 上面 的标准库头文件 而是 自己的头文件，就用这种方式。例如 main.c 目录中有 inc 文件夹，里面有 test.h 文件，并且 main.c 中通过 #include "test.h" 调用了 test.h 文件，则命令为：gcc main.c -I inc -o main。

• 编译时寻找库文件：

  • 默认的系统目录：就是交叉编译工具链里的某个 lib 目录。

  • 自己指定添加库文件搜索目录：链接时（-L dirname）。

  • 自己指定添加某一个具体的库文件：加载库名选项（-l name），比如想链接 libabc.so，那链接时加上 -labc。

  • 静态库选项（-static）等选型 略。

• 运行时寻找库文件：（程序运行时不需要再加载头文件，因为编译时已经编译进去了）

  • 系统目录：就是板子上的 /lib、/usr/lib 目录。

  • 自己指定：用环境变量 LD_LIBRARY_PATH 指定，比如 export LD_LIBRARY_PATH=/xxx_dir。

代码优化选项

• -O 或 -O1：基本优化，使代码执行的更快。

• -O2 或 -O3：产生尽可能小和快的代码。如无特殊要求，不建议使用 O2 以上的优化。

• -Os：生成最小的可执行文件，适合用于嵌入式软件。

调试模式选项

• 输出带调试信息，可以用于 GDB 单步调试来 debug：加上-g选项。

• 产生能被 GDB 调试器使用的调试信息：gcc main.c -g -o main。

• GDB 的命令行调试指令详情略（包括运行、单步执行、加删查断点、打印变量等命令）。

下面引用 embedded-notes/linux.md at master · xiaowenxia/embedded-notes (github.com)。

gcc工具链

ld 交叉链接器

将多个编译后产生的过程文件连接为一个最终的可执行文件。

ld [options] 链接器脚本 -o 文件名.elf

readelf 交叉ELF文件查看器

用来查看一个可执行文件的相关信息

可以查看elf文件的运行架构，大小端等信息:

readelf -a 文件名.elf

显示程序需要的动态链接库:

readelf -d 文件名.elf

objdump 交叉反汇编器

将一个可执行文件转换为汇编下的程序

-objdump -D -S elf文件名 >目标文件

objcopy 交叉转换器

将elf格式文件转换成其他的格式

objcopy -O 目标文件格式 原ELF文件 目标文件

例子：

objcopy -O binary a.elf a.bin

Makefile 简述和模板

解决问题：针对包含超多文件的工程；自动搜索被添加目录中的所有被调用的文件；在第二次全编译时，没有修改的文件只链接而不重复编译节省时间；等等。

基本格式

目标（target）：依赖（prerequisites）
[Tab]命令（command）

• target：需要生成的目标文件。

• prerequisites：生成该 target 所依赖的一些文件。

• command：生成该目标需要执行的 命令行的命令。

在命令前加 "@" 符号，在 make 时不显示此条命令的执行过程，只显示结果。

举一个例子：

# 在命令行执行 make 或者 make all 即执行这里，这里是执行 hello，其描述在下面
all:hello
​
# 这是一个规则，包含 目标、依赖 和 命令
# 表示 执行 hello 命令/目标 ，所用到的 文件/原材料 有 main.o sum.o，要执行的命令为 gcc -o hello main.o sum.o
# 从 多个 源文件 来组合 生成 执行文件
hello:main.o sum.o
    gcc -o hello main.o sum.o
​
# 上面所依赖的 目标 main.o 要进行的命令
main.o:main.c
    gcc -c main.c
​
sum.o:sum.c
    gcc -c sum.c
​
# 清理，命令行键入 make clean 即可执行此
clean:
    rm -f main.o sun.o hello

变量赋值（ =、:=、?=、+= ）

# Makefile 中的变量是字符串。
PARA = 100ask
​
# 注，注释必须单独一行，不能写在语句后面
​
# =
# 相当于 PARA 的指针给 CURPARA，之后 PARA 的值变，CURPARA 的值会跟着变。
CURPARA = $(PARA)
​
# :=
# 仅赋值，之后 PARA 的值变，CURPARA 的值不会跟着变。
CURPARA := $(PARA)
​
# ?=
# 使用“?=”给变量设置值时，如果这个变量之前没有被设置过，那么“?=”才会起效果；如果曾经设置过这个变量，那么“?=”不会起效果。相当于函数定义时的 weak 修饰符。
​
# +=
# 这样的结果是OBJ的值为：”main.o，add.o，sub.o“。说明“+=”用作与变量的追加。
OBJ = main.o add.o
OBJ += sub.o

自动变量（ $@、$^、$< ）

CC = gcc
OBJ = main.o add.o sub.o
output: $(OBJ)
    $(CC) -o $@ $^
    # $@：表示规则中的目标（target），即 output
    # $^：表示规则中的所有依赖文件（All prerequisites），即 main.o add.o sub.o
​
main.o: main.c
    $(CC) -c $<
    # $<：表示规则中的第一个依赖文件（The first prerequisites），即 main.o 右边的第一个依赖，即 main.c
add.o: add.c
    $(CC) -c $<
sub.o: sub.c
    $(CC) -c $<
​
clean:
    rm $(OBJ) output

模式规则（ %.x ）

CC = gcc
OBJ = main.o add.o sub.o
output: $(OBJ)
    $(CC) -o $@ $^
%.o: %.c
    $(CC) -c $<
# %.o: %.c 表示如下：
# main.o 由 main.c 生成，add.o 由 add.c 生成，sub.o 由 sub.c 生成
​
clean:
    rm $(OBJ) output

伪目标

# 在目标和文件名重名时，加上这句指令，便可以正常执行。用于避免执行命令的目标和工作目录下的实际文件出现名字冲突。
.PHONY:clean
clean:
    rm $(OBJ) output

Makefile 函数

经常使用的 Makefile 函数，主要有两个(wildcard，patsubst)。函数的调用格式 $(function（空格或tab）arguments)，这里 function 是函数名， arguments 是该函数的参数。

# $(wildcard 指定文件类型) 用于查找指定目录下指定类型的文件
# 这条规则表示，找到目录./src下所有后缀为.c的文件，并赋值给变量SRC。命令执行完，SRC变量的值：./src/ask.c ./src/100.c
SRC = $(wildcard ./src/*.c)
​
# $(patsubst 原模式, 目标模式, 文件列表)  用于匹配替换
# 这条规则表示，把变量 SRC 中所有后缀为.c的文件替换为.o。 命令执行完，OBJ变量的值：./src/ask.o ./src/100.o
OBJ = $(patsubst %.c, %.o, $(SRC))
​
# $(subst from,to,text)  字符串替换，在文本`text’中使用`to’替换每一处`from’。
# 结果为‘fEEt on the strEEt’
$(subst ee,EE,feet on the street)
​
# $(strip string)  去掉前导和结尾空格，并将中间的多个空格压缩为单个空格。
# $(findstring find,in)  在字符串`in’中搜寻`find’，如果找到，则返回值是`find’，否则返回值为空。
# $(filter pattern...,text)   返回在`text’中由空格隔开且匹配格式`pattern...’的字，去除不符合格式`pattern...’的字。
# $(filter-out pattern...,text)  返回在`text’中由空格隔开且不匹配格式`pattern...’的字，去除符合格式`pattern...’的字。它是函数filter的反函数。
# $(sort list)   将‘list’中的字按字母顺序排序，并去掉重复的字。输出由单个空格隔开的字的列表。
​
# 文件名函数 略

一个简易的 Makefile 模板

该 Makefile 模板 针对的 文件夹 的 树形目录结构
├── inc
│  ├── add.h
│  └── sub.h
├── Makefile
└── src
  ├── add.c
  ├── main.c
  └── sub.c

# 编译输出文件加尾缀 "_VERSION"
VERSION = 0.0.1
# 源文件 .c 文件的所在的名为 src 的目录
SOURCE = $(wildcard ./src/*.c)
# 增加一个名为 src1 的源文件所在目录
#SOURCE += $(wildcard ./src1/*.c)
​
# 引用文件 .h 文件的所在的名为 inc 的目录
INCLUEDS = -I ./inc
# 增加一个名为 inc1 的引用文件所在目录
#INCLUEDS += -I ./inc1
​
# 编译输出目标文件的文件名
TARGET    = output
# 编译输出目标文件所在的文件夹名
OUTPUTDIR = obj
# 编译器全名
CC        = gcc
​
# 以下都是固定的不用动
​
CFLAGS  = -Wall -g
OBJECT  = $(patsubst %.c, %.o, $(SOURCE))
​
$(TARGET): $(OBJECT)
    @mkdir -p $(OUTPUTDIR)/
    $(CC) $^ $(CFLAGES) -o $(OUTPUTDIR)/$(TARGET)_$(VERSION)
​
%.o: %.c
    $(CC) $(INCLUEDS) $(CFLAGES) -c $< -o $@
​
.PHONY:clean
clean:
    @rm -rf $(OBJECT) $(OUTPUTDIR)/
​

更加通用的 Makefile 模板

在对应仓库 Github 仓库 或 Gitee 仓库 中：

在文件 【1 Makefile CMake 教程 及其模板】\general_Makefile.zip 里。