FVCOM编译过程详解

本文目的旨在介绍fvcom编译的全过程，顺便介绍linux中make命令的文件写法和一般的编程过程简述一下。

1.编程过程

编程，一般就是编写可执行程序过程。这个过程主要是源文件生成中间代码文件，再到可执行文件的两步过程：

1.1.源文件

即我们编写好的源程序，为文本文件。这代表着写文件时候可以非常随意，我们可以直接打开一个txt文件，然后直接编写程序，编写好的源程序（文件后缀改成相应源程序后缀即可）与用编程IDE软件写好的程序无异。我们习惯用IDE的原因，只不过是可以用些现成弹出来的代码段，或者是关键字提示这些特殊功能而已。也就是说，IDE是个比较人性化的文本编辑器。

1.2.中间代码文件

写好源程序后，编译器首先将源文件进行编译。

这个过程只是对源文件是否有语法错误，函数及变量是否声明正确进行判断。源程序全部正确的话，就把它专为机器码的二进制文件，linux中文件后缀为".o"。

1.3.可执行文件

全部的源程序转为".o"文件后，编译器将中间代码全部链接起来，生成可执行文件。

链接过程是链接函数和全局变量，错误时提示为链接错误（Linker Error），在VC下，这种错误一般是：Link 2001错误，意思说是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的Object File。

2.linux的make命令

window系统下有很多IDE直接为你做了编译、链接的工作，在linux中，make命令也是用来干这种活的。

对于一个大型工程项目，需要编译的文件不计其数，而且可能需要哪些文件需要 先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，make命令带来的好处就是——"自动化编译"，一旦写好，只需要一个命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。

2.1.makefile原则

make命令执行时，需要一个 Makefile 文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接。我们用三个示例来说明Makefile的书写规则。以便给大家一个感兴认识。这个示例来源于GNU的make使用手册，在这个示例中，我们的工程有2个C文件，和1个头文件，我们要写一个Makefile来告诉make命令如何编译和链接这几个文件。我们的目的是：

1. 如果这个工程没有编译过，那么我们的所有C文件都要编译并被链接。

2. 如果这个工程的某几个C文件被修改，那么我们只编译被修改的C文件，并链接目标程序。

3. 如果这个工程的头文件被改变了，那么我们需要编译引用了这个头文件的所有C文件，并链接目标程序。

2.2.显式规则

我们再来看下makefile文件的显式规则：

target ... : prerequisites ...
command
......

• target也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label）。
• prerequisites就是，要生成那个target所需要的文件或是目标。
• command也就是make需要执行的命令。（任意的Shell命令）

这是一个文件的依赖关系，也就是说：target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在command中。说白一点就是说，prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。这就是 Makefile的规则。也就是Makefile中最核心的内容。

例一：

#helloworld依赖file1.o、file2.o文件
#链接生成helloworld可执行文件
helloworld: file1.o file2.o
    gcc file1.o file2.o -o helloworld

#file1.o文件依赖file1.c、file1.h文件
#编译生成file1.o中间代码文件
file1.o: file1.c file1.h            
        gcc –c file1.c -o file1.o

#file2.o文件依赖file2.c、file1.h文件
#编译生成file2.o中间代码文件
file2.0: file2.c file1.h
    gcc -c file2.c -o file2.o            

文件的执行过程如下：

首先识别出helloworld是首个目标文件，依赖file1.o file2.o两个中间代码文件；然后查看file1.o file2.o，寻找它们为target的两栏：查看file1.o，file2.o所依赖的文件，若其中任何一个新于target，则执行下面command那行命令，对应的target重新编译；最后，若file1.o file2.o其中任何一个新于helloworld，则执行helloworld下面的command命令，重新连接生成helloworld文件。

其实整个文件真正的target只有helloworld一个，假如目录中file1.o和file2.0都存在，且并不新于target，那么什么也不会执行。（真的么？）

例二：进阶：使用变量

OBJS = file1.o file2.o          这里OBJS是字符变量
CC = gcc                       CC、CFLAGS同理
CFLAGS = -Wall –O –g
helloworld : $(OBJS)            $(OBJS)代表取出变量OBJS的内容，即file1.o file2.o
    $(CC) $(OBJS) -o helloworld     $(CC)、$(CFLAGS)同理
file1.o : file1.c file1.h
    $(CC) $( CFLAGS) -c file1.c -o file1.o
file2.o : file2.c file1.h
    $(CC) $( CFLAGS) -c file2.c -o file2.o

其实，我们将变量内容展开后，和例一中makefile文件内容无异。

前面生成文件的方法为依赖原则，即目标文件依赖某些文件，然后再根据这些依赖文件，依次生成目标文件。

还有一个规则是隐含规则，其中的后缀规则重点介绍下。

"隐含规则"也就是一种惯例，make会按照这种"惯例"心照不喧地来运行，那怕我们的Makefile中没有书写这样的规则。例如，把[.c]文件编译成[.o]文件这一规则，你根本就不用写出来，make会自动推导出这种规则，并生成我们需要的[.o]文件。

"隐含规则"又有"模式规则"和"后缀规则"两种，使用 "后缀规则"可以有效的保证我们Makefile的兼容性。

2.3.后缀规则

后缀规则：目标文件的后缀和依赖目标的后缀

若需要把所有的后缀为".c"的文件编译成中间代码".o"文件，命令格式为：

.c.o:
$(CC) -c $(CFLAGS) $(INCS) $*.c

第一行类似我们的依赖规则，相当于 : %o:%c. （这里 % 代表任意个数的字符，%.c即所有的.c文件；%.o 的表示把所有后缀为.c文件名（%），后缀加上.o，作为生成的中间代码文件名。）

那么去除 % 后含义就是：

name1.o : name1.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $(INCS) $ name1.c

name2.o : name2.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $(INCS) $ name2.c
name3.o : name3.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $(INCS) $ name3.c
……
……

这里command行里 *.c 就代表后缀为 .c 的依赖文件

隐含规则的妙处就是，仅需短短两行；代替了大片的重复命令。

还有一个问题，那就是make命令不能识别所有种类的后缀，仅能识别其中一部分。令它识别一种特定后缀时候，我们需要修改.SUFFIXES变量的值：

.SUFFIXES = .o .f90 .F .F90

.SUFFIXES是makefile中一种特殊变量（所以是以"."开头的），专门储存可以识别的特定后缀种类。

3.fvcom的makefile

经过前两部分的铺垫，终于讲到中心了：我们的fvcom是怎样编译的？

下面贴出fvcom的makefile内容。（这应该没有什么侵权问题吧，喂？）