FreeBSD连载(56)：手工编译安装程序

手工编译安装程序

　　虽然使用Ports Collection编译和安装软件非常简便，然而仍有两个理由来使用手工编译安装方式。一方面是Ports Collection中并不能涵盖所有的软件，有很多软件没有收入Ports Collection中。有很多原因使得一些很优秀的软件没有被收集入Ports Collection，例如，版权因素，或者没有志愿者对它移植到FreeBSD进行维护。另一方面，即使是通过Port来定制软件，仍需要了解了手工编译安装的过程和各种编译工具的使用，才能正常进行定制工作。

　　通常在FreeBSD下编译并安装应用程序并不困难，因为FreeBSD是一种非常标准的Unix，为Unix开发的标准C程序很容易就能在它上面编译运行。

编译和软件工具

　　为了编译和安装一个应用程序，必须要了解编译和运行软件的一般方法。对于大型程序和要求高效率的软件，通常用高级语言C来开发，使用C语言编译器将C源程序编译成执行程序。由于使用高级语言不依赖于硬件结构，这使得软件非常容易移植。Unix不仅提供了编译器，而且还提供了众多的工具来帮助进行编译和维护，最有用的工具为make。

GNU C与编译连接过程

　　C作为一种编译型的高级语言，这就是说运行C程序之前要将其先编译成可执行的由机器指令构成的执行程序，因此就需要使用一个编译器来对C源代码进行处理，FreeBSD使用的是GNU的C编译器。

$ cc hello.c
$ ./a.out
Hello, world!

　　UNIX下缺省使用a.out作为生成的文件名，可以使用-o参数指出生成的执行文件名。

　　事实上前面的编译生成执行文件的过程由两步组成，一是生成目标文件，通常使用.o为后缀，然后进行连接生成执行文件。因此，可以使用ar将多个目标文件组合成一个函数库文件，而可以使用nm来查看库文件的内容。

$ cc -c f1.c
$ cc -c f2.c
$ ar c mlib.a f1.o f2.o
$ nm mlib.a

　　FreeBSD使用的C语言编译器gcc是一种非常流行的，多平台、高效率的C语言编译器，它提供了多种选项用于生成应用软件。以下为常用的一些选项：

-L	定义连接库文件的目录
-I	定义C源码的头文件的目录
-o	后面跟的参数为要生成的执行文件的名
-O	进行编译优化，可以指定使用不同的优化级别，从O2到O6，每个不同的级别使用的优化设置不同。 相关的选项还有定义生成的指令码类型的参数，如-m486生成486指令，缺省的gcc版本（2.7.2）不支持Pentium代码。
-g	加入调试代码，可以在完成后使用strip命令删除用于调试的信息
-c	仅仅进行编译而不进行连接，生成目标文件
-fPic	生成相对地址的代码，用于最后生成动态连接库
-static	强制生成静态连接的程序
-aout	生成a.out格式的执行文件、目标代码等，缺省使用ELF格式
-elf	3.0之后为缺省设置，生成ELF格式的目标和执行代码

　　可以通过命令行参数查看当前使用的GNU C编译器的版本：

$ cc –version
Gcc version 2.7.2.1

　　FreeBSD当前使用GNU的C编译器gcc的版本为gcc 2.7.2.1，这不是 gcc编译器的最新版本，但稳定性非常好。虽然当前新版本的gcc 2.8已经很稳定了，但是由于编译器在系统中的重要性，编译器出现问题会造成系统的稳定问题，因此FreeBSD还没有转向gcc 2.8。另一个没有完全使用 gcc 2.8的重要原因是生成的执行文件格式问题，gcc 2.8不再支持生成a.out 执行格式的二进制程序。但完全转向gcc 2.8版本是必然趋势，在当前正在开发的FreeBSD 4.0-current中，已经使用了gcc 2.8作为标准配置。

　　在3.1系统中，如果想使用gcc 2.8，就需要安装Packages Collection 中提供的gcc-2.8软件包（或者使用Ports Collection对源代码进行编译）。事实上还有另外两个更强大的根据gcc进一步开发的编译器，pgcc支持Pentium 代码（标准的gcc只支持生成486代码），egcc除了支持Pentium代码之外，还提供了更大的优化能力。这些版本是商业公司依据gcc进行的开发，但根据GPL 许可，任意使用者都可以根据需要选择使用，使用这些编译器版本能进一步发挥系统的能力。

make

　　通常应用程序都比较复杂，那么其源程序就不仅包括一个文件，而是由多个文件构成，这样应用程序的编译和连接过程就相对复杂得多。最简单的情况下可以使用shell程序来自动完成这个任务，然而由于并不是每次都更改了所有的文件，每次都完全重新编译所有的代码，不但浪费了处理器资源，也使得每次作一次小改变就得编译所有得文件，效率低下。最好是能够按照需要，编译改动过的代码文件，而对没有更新过的文件就不必重新编译，这样就节约了系统的处理能力。

　　如果要使用shell脚本来处理这些依赖关系来，则要求根据文件的更新时间进行维护，需要的shell脚本就比较复杂。Unix提供了一个程序──make，来帮助按照代码之间的时间依赖关系来进行维护工作。

　　make与其他解释语言不同，不是直接告诉make需要执行的命令，而是给定一些依赖规则，即在什么条件下应该执行什么处理，那么make就自动分析文件的更新时间，完成剩下的工作。规定make规则的文件一般命名为Makefile，这是一个make指令的集合，这个文件中包括目标定义、执行命令、宏定义和make 伪指令。下面为一个简单的Makefile：

CC = /usr/local/bin/egcc
hello:	hello.c
		$(CC) -o hello hello.c
clean: 
		echo delete files!
		rm hello

　　这个例子中首先定义了一个宏CC，然后定义一个执行目标hello，这个目标依赖于hello.c文件，一旦hello.c更新，就需要执行下面的编译指令。注意，位于定义目标之后的执行命令应该使用一个 “Tab” 制表符引导，而不是其他空白字符。执行命令中首先将宏替换为它的值，再执行egcc命令编译程序。

　　一个Makefile文件中可以定义多个目标，如上面例子中的hello和clean，如果不使用任何命令行参数来启动make，那么缺省使用第一个目标。为了应用其他的make目标，则必须使用make的命令行参数。

$ make clean
delete files!

　　make使用的缺省文件名为当前目录下的makefile或Makefile，如果使用其他文件，必须使用命令行参数-f指定文件名。

$ make -f newmakefile

　　GNU的make命令首先查看的文件名为GNUmakefile。

　　使用了make，对大型的应用软件进行维护就会容易一些。然而不同的系统有一些与系统相关的定义，这些定义需要在Makefile中依据不同的系统重新设置，例如X Window的目录等，这样要完成可以适合多个不同系统的Makefile文件，仍然具有困难。有一些工具能帮助进行这些系统相关的设置，并生成Makefile 文件，例如X Window系统使用xmkmf命令和imake模板文件来产生本地的Makefile 文件，这样就能正确侦知本地系统中有关X Window的正确设置，但软件开发者首先要完成Imakefile文件，以使用xmkmf。而GNU的软件使用autoconf工具，它使用configure命令用来侦测很多系统相关的设置，如编译器、头文件、库函数等等，然后使用预设置的Makefile.in模板文件来产生相应的Makefile。有了这些工具，进行编译各种多平台的应用程序都不再是困难的了。