目录

内存管理

内存分配

堆和栈的区别？（面试重点）

申请内存的函数

malloc

realloc 

free

gcc工具链

编译的过程（面试重点）

第一步，预处理：

第二步，编译：

第三步，汇编：

第四步，链接：

常用参数

静态库和动态库的制作（开发重点）

静态库的制作过程

动态库的制作过程

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上一篇复习了联合体和枚举，这一篇开始讲解一下内存管理和gcc工具链。

说明：我们学过单片机的一般都是有C语言基础的了，网上关于C语言的资料有很多，大家如果对C语言不熟悉的话可以先去详细学一下，再以这篇博文作为复习资料学习。

这篇博文的目的是复习C语言，我们会陆续以30多个编程题作为复习要点，这30多个编程题基本涵盖了C语言所有的内容了，只要你掌握了这30多个编程题，那么你的C语言基本就没什么问题了。

注意：由于本专栏是嵌入式全栈开发专栏，为了我们能熟悉以后实际工作中的开发环境，我们写C语言全部在Linux中的vim编辑器中写，这么做事为了我们能够熟练掌握Linux系统的常用命令以及Linux上的vim编辑器的常用工作命令，以达到对口训练的目的！

vim编辑器的一些工作命令在上一篇博文中已经详细介绍过了，如果不了解可以先去看看。

我们正式开始：

内存管理

C语言不能直接操作物理内存，程序中使用的内存都是虚拟内存（一个进程再启动的时候，系统都会给它分配4个G的虚拟内存，一般情况下是按1:3来分配的，1个G给系统内核来使用，3个G给应用层来使用）。

内存分配

3个G的内存又分为：

注：

以上表格有的时候会分为5段，就是把数据段分为数据段和BSS段，即已初始化数据段

和未初始化数据段。

有的时候将以上表格分为3段，就是将堆和栈分到一起，称为堆栈。

静态数据区也在数据段，比如static修饰的变量；

代码段存放的是编译好的二进制文件；

例如：

//全局变量
int num; //未初始化数据段，BSS段
char ch=’x’; //已初始化数据段

int main()
{
	char*s=”helloworld”;// s存放在栈空间,”helloworld”属于只读数据段，不能被修改
	s[0]=’x’;//这样写是不行的，”helloworld”属于只读数据段，不能被修改

	static int a=0;//静态数据区

	char *p=(char*)malloc(sizeof(char)*128);//p栈空间，申请的128个字节属于堆空间
	
	char p1[ ]=”helloworld”; //p1是局部变量在栈空间,”helloworld”放在p1里面的，所以”helloworld”就是在栈空间
	char *p2=”helloworld”; //p2属于栈空间，占8个字节，它指向了只读数据区的”helloworld”

	return 0;
}

堆和栈的区别？（面试重点）

1. 堆空间是用户管理的，用户申请，用户释放；而栈空间是系统管理的，当用户定义一个变量的时候，系统会自动为它开辟一个空间，当一段程序运行完时候，系统会自动释放掉这个空间。
2. 堆空间更大，栈空间更小，如果我们要申请连续的大内存，比如说10万个整数，我们可以去堆空间申请。
3. 堆空间使用效率低（因为空间大，内存记在一个链表里面，申请内存时，它需要去查一下链表，查一下哪边可以使用），栈空间使用效率高（一直往前申请就可以了）。
4. 堆空间函数结束不会释放（需要用户手动释放），栈空间函数结束自动释放。

申请内存的函数

malloc

函数原型：

void *malloc(size_t size)

realloc 

函数原型：

void *realloc(void *ptr, size_t size)

如果你用malloc申请128个字节不够用了，可以通过realloc从128个字节后面即第129个字节开始再申请一些空间，但是前提是后面够用。

如果第128个字节后面不够用了，它会在其他的地址给你申请一个空间，将前面128个字节的内容拷贝进去，然后再在后面给你申请一块空间，返回一个新地址给你使用。

所以realloc相当于是拓展内存的。

free

动态申请的内存需要手动释放，如果不释放，会造成内存泄漏。释放后的指针应该置为空指针，否则会变成野指针。

gcc工具链

这一节我们来详细讲一节关于编译的事情。

一般我们在Linux终端想要编译我们写好的.c文件的话，直接就是输入“gcc 文件名.c -o 文件名”就行，但其实这一个过程是分为4个步骤进行的：

编译的过程（面试重点）

第一步，预处理：

处理所有以#开头的代码，包括头文件、宏定义、条件编译

比如：gcc -E hello.c -o hello.i

注：.i就是预处理后的文件。

头文件预处理过程就是将头文件直接展开。意思就是它会到操作系统里面把stdio.h这文件给找出来，然后将这个文件的内容复制一份粘贴出来，这就是将头文件展开的操作。

头文件的”<>”尖括号就是表示到系统指定的目录下面去找。

这是头文件的预处理过程。

宏定义比如#define PRICE 10    int sum=PRICE*100；预处理的话直接就是将PRICE替换成int sum=10*100

条件编译的预处理过程就是直接把#if 0....#endif框选的代码丢掉。

如果你写了一段代码后不需要它了，就可以这样:

#if 0

Void f1()

{

Printf(“helloworld\n”);

}

#endif

这种操作类似于/*  */注释掉代码。

第二步，编译：

语法检查以及将C语言变成汇编语言

比如：gcc -S hello.i -o hello.s

注：编译后的文件是.s文件，也就是汇编文件。

第三步，汇编：

将汇编语言变成二进制文件

比如：gcc -c hello.s -o hello.o

注：.o文件就是二进制文件。

以ELF开头，就是二进制文件：

我们可以用file来看一下

第四步，链接：

链接代码需要用到的其他文件（库文件等）

比如：gcc hello.o -o hello

上一步得到的.o文件还是不能够直接执行，是因为它还差一步。比如我们刚刚写的这个代码用到了printf，当程序从main()函数开始执行到printf这里时，它不知道printf是什么东西，我们还差一步链接的操作，即把“printf这个代码在哪”这个信息链接到原文件里面去。

链接有两种，一个是静态链接，一个是动态链接（我们直接写的“gcc 文件名.c -o 文件名”就是一种动态的链接）。

动态链接就是将“printf这个代码在哪”这个信息链接到原文件里面去，等到运行的时候它会根据我们提示的位置信息就找到printf()这个函数，这样才能执行。如果libc文件丢了则不能执行了。

比如gcc hello.o -o hello-动态

静态链接生成的二进制文件比动态链接的文件大。因为静态链接时是直接将libc中的printf()函数的实现放到生成的二进制文件中。但是，这种方式在libc文件丢失的情况下还是可以执行。

比如gcc hello.o -o hello-静态 -static

常用参数

-c:只是编译不链接，生成目标文件“.o”

-S:只是编译不汇编，生成汇编代码

-E:只进行预编译，不做其他处理

-g:在可执行程序中包含标准调试信息，用gdb调试程序的时候用到。

-o file:把输出文件输出到file里

-V:打印出编译器内部编译各过程的命令行信息和编译器的版本

-I dir:大写的i，在头文件的搜索路径列表中添加dir目录，如果我们写的头文件和.c文件不是在同一个文件中，编译的时候可以将头文件放在-I后面。

-L dir:在库文件的搜索路径列表中添加dir目录，链接静态库和动态库的时候用到。

-static: 链接静态库

-l library :连接名为library的库文件

静态库和动态库的制作（开发重点）

静态编译用到静态库，动态编译用到动态库；

静态库的制作过程

什么是静态库？怎样制作静态库？

1、写一个hello.c文件，里面调用了f1()和f2()两个函数，然后f1()和f2()的实现分别写在单独的文件f1.c和f2.c中。

hello.c

f1.c

f2.c

 

2、接下来首先第一步是将f1.c和f2.c两个原文件转换成二进制文件。输入”gcc -c f1.c f2.c”这样就会自动生成两个.o文件。

 

3、然后我们用“ar -crv lib（静态库的名字随便取）.a f1.o f2.o”，注意一定是以lib开头，加上静态库的名字，.a是静态库的后缀，比如“ar -crv libx.a f1.o f2.o”x就是静态库的名字。最终生成的libx.a文件就是静态库。

 

4、当我们拿到这个静态库的时候，要执行hello.c文件就要结合这个静态库才行，比如“gcc hello.c -o hello -static -L . -l x”。

注：“.”表示在当前目录下面。-static是静态链接，-L 后面接库文件的路径，-l后面是库文件的名字。

这样它就生成了hello的二进制文件

 

5、接下来我们改一下hello.c文件，在main()函数的上方声明一下f1和f2这两个函数。

声明之后我们就可以正常编译hello.c文件了。

动态库的制作过程

什么是动态库？怎样制作动态库？

1、同上，写好f1.c和f2.c和hello.c文件之后，输入“gcc -fPIC -shared -o lib库的名字.so f1.c f2.c”，比如gcc -fPIC -shared -o libxx.so f1.c f2.c，最终生成的libxx.so就是动态库。

 

2、我们编译hello.c文件之前先链接动态库，“gcc hello.c -o hello -L . -l xx”。

 

3、链接好之后用”ldd 加上”gcc hello.c -o hello -L . -l xx”这一步操作后生成的二进制文件名”来看看它会默认去取哪里找，比如我们看到它会去/lib这个目录下面去查找，我们将libxx.so动态库拷贝到/lib目录下。

注：不同的操作系统可能会去不同的目录下去找，”ldd 加上”gcc hello.c -o hello -L . -l xx”这一步操作后生成的二进制文件名”可以查找二进制文件所用到的库在哪。

拷贝进去/lib中

这个时候我们再执行hello就成功了

以上就是这篇内容，如想了解更多，欢迎订阅本专栏！

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