《基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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(shuō)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(wèn)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(wèn)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(lái)解決N-皇后問(wèn)題，即自己設(shè)置棧來(lái)處理。 4. 背包問(wèn)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(lái)解決背包問(wèn)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(shuō)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(shuō)明：MML命令又稱人機(jī)交互語(yǔ)言，作用就是客戶端通過(guò)發(fā)送有意義的命令字符串

10、來(lái)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(guò)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(wèn)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(wèn)題的方法。 本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)目的是讓學(xué)生通過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)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(lái)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(shuō)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(lái)說(shuō)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(shuō)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(guò)程 對(duì)于GUN

24、編譯器來(lái)說(shuō)，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(lái)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(lái)說(shuō)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(lái)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(shuō)，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(lái)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(guò)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(shuō)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(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，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(lái)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(lái)進(jìn)行 這個(gè)產(chǎn)生過(guò)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?；镜?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(shuō)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái) 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(lái)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)?？杉热贿@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(lái)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