使用 make 编译 C 程序（针对非 C 程序员）

Posted on 2025-06-11

我从未做过 C 程序员，但时不时需要从源代码编译 C/C++ 程序。这对我来说有点棘手：很长一段时间里，我的做法基本上是“安装依赖项，运行make ，如果不行，要么尝试找个别人编译好的二进制文件，要么就放弃”。

当我运行 Linux 时，“希望其他人已经编译了它”非常有效，但自从过去几年我一直在使用 Mac 以来，我遇到了更多必须自己编译程序的情况。

那么，让我们来谈谈编译 C 程序可能需要做些什么！我会用几个我编译过的具体 C 程序的例子，并讨论一些可能出错的地方。以下是我们将要讨论的三个程序的编译：

  • 卡纸
  • SQLite
  • qf （一个分页器，您可以运行它来通过rg -n THING | qf搜索快速打开文件）

步骤 1：安装 C 编译器

这非常简单：在 Ubuntu 系统上，如果我还没有 C 编译器，我会使用以下命令安装一个：

 sudo apt-get install build-essential

这将安装gcc 、 g++和make 。Mac 上的情况可能比较复杂，但大致类似于“安装 xcode 命令行工具”。

第 2 步：安装程序的依赖项

与一些较新的编程语言不同，C 没有依赖项管理器。因此，如果程序有任何依赖项，您需要自己查找。值得庆幸的是，C 程序员通常会将依赖项保持在极低的水平，并且通常无论您使用哪种包管理器，这些依赖项都可以找到。

几乎总有一个部分解释如何在 README 中获取依赖项，例如在paperjam的 README 中，它说：

要编译 PaperJam，您需要 libqpdf 和 libpaper 库的标题（通常以 libqpdf-dev 和 libpaper-dev 包的形式提供）。

您可能需要a2x (可在AsciiDoc中找到) 来构建手册页。

因此，在基于 Debian 的系统上，您可以像这样安装依赖项。

 sudo apt install -y libqpdf-dev libpaper-dev

如果 README 文件给出了软件包的名称（例如libqpdf-dev ），我基本上总是会假设它们的意思是“在基于 Debian 的 Linux 发行版中”：如果你使用的是 Mac，那么brew install libqpdf-dev将无法正常工作。我还没有完全掌握在 Mac 上进行开发的技巧，所以目前还没有太多这方面的技巧。我想在这种情况下，如果你使用 Homebrew，那么brew install qpdf就更好了。

步骤 3：运行./configure （如果需要）

有些 C 程序附带Makefile ，而有些则附带一个名为./configure的脚本。例如，如果你下载了sqlite 的源代码，它里面有一个./configure脚本，而不是 Makefile。

我对这个./configure脚本的理解是：

  1. 你运行它，它会打印出很多难以理解的输出，然后它要么生成一个Makefile ，要么因为缺少一些依赖而失败
  2. ./configure脚本是名为autotools的系统的一部分，除了“运行它来生成Makefile ”之外，我不需要学习任何有关它的知识。

我认为您可以传递一些选项来让./configure脚本生成不同的Makefile ，但我从未这样做过。

步骤 4：运行make

下一步是运行make来尝试构建一个程序。关于make一些注意事项：

  • 有时您可以运行make -j8来并行化构建并使其运行得更快
  • 编译程序时，它通常会打印出无数个编译器警告。我总是直接忽略它们。我又没写这个软件！编译器警告跟我没关系。

编译器错误通常是依赖性问题

这是我在 Mac 上编译paperjam时遇到的错误：

 /opt/homebrew/Cellar/qpdf/12.0.0/include/qpdf/InputSource.hh:85:19: error: function definition does not declare parameters 85 | qpdf_offset_t last_offset{0}; | ^

多年来，我了解到最好不要过度思考这样的问题：如果它谈论的是qpdf ，那么有一个很好的变化，它只是意味着我在包含qpdf依赖项的方式上做错了什么。

现在让我们讨论一下以正确方式包含qpdf依赖项的一些方法。

世界上最简短的编译器和链接器介绍

在我们讨论如何解决依赖问题之前：构建 C 程序分为两个步骤：

  1. 将代码编译成目标文件（使用gcc或clang ）
  2. 将这些目标文件链接到最终的二进制文件中（使用ld ）

在构建 C 程序时了解这一点很重要，因为有时您需要将正确的标志传递给编译器和链接器，以告诉它们在哪里找到您正在编译的程序的依赖项。

make使用环境变量来配置编译器和链接器

如果我在 Mac 上运行make来安装paperjam ，我会收到此错误：

 c++ -o paperjam paperjam.o pdf-tools.o parse.o cmds.o pdf.o -lqpdf -lpaper ld: library 'qpdf' not found

这并不是因为我的系统上没有安装qpdf （实际上它已经安装了！）。而是编译器和链接器不知道如何找到qpdf库。为了解决这个问题，我们需要：

  • 将"-I/opt/homebrew/include"传递给编译器（告诉它在哪里找到头文件）
  • 将"-L/opt/homebrew/lib -liconv"传递给链接器（告诉它在哪里找到库文件并链接到iconv ）

我们可以让make使用环境变量将这些额外的参数传递给编译器和链接器！要了解其工作原理，请在paperjam的 Makefile 中看到一堆环境变量，例如下面的LDLIBS ：

 paperjam: $(OBJS) $(LD) -o $@ $^ $(LDLIBS)

您放入LDLIBS环境变量的所有内容都会作为命令行参数传递给链接器（ ld ）。

秘密环境变量： CPPFLAGS

Makefiles有时会定义自己的环境变量并将其传递给编译器/链接器，但make还包含一些“隐式”环境变量，这些变量会自动传递给 C 编译器和链接器。 这里有一个完整的隐式环境变量列表，其中之一就是CPPFLAGS ，它会自动传递给 C 编译器。

（从技术上讲，使用CXXFLAGS对此更为正常，但这个特定的Makefile对CXXFLAGS进行了硬编码，因此设置CPPFLAGS是我发现的唯一一种无需编辑Makefile即可设置编译器标志的方法）

顺便说一句：我花了很长时间才意识到 `make` 与 C/C++ 的紧密联系——我曾经认为 `make` 只是一个通用的构建系统（当然你可以用它做任何事情！）但它有很多用于构建 C/C++ 程序的功能，而这些功能在构建任何其他类型的程序时都是没有的。

如何使用CPPFLAGS和LDLIBS修复此编译器错误

现在我们已经讨论了如何将CPPFLAGS和LDLIBS传递给编译器和链接器，下面是我用来成功构建程序的最后一个咒语！

 CPPFLAGS="-I/opt/homebrew/include" LDLIBS="-L/opt/homebrew/lib -liconv" make paperjam

这会将-I/opt/homebrew/include给编译器，并将-L/opt/homebrew/lib -liconv给链接器。

另外，我不想假装自己“神奇地”知道这些参数是正确的，因为搞清楚这些参数需要我费劲地谷歌搜索一番，而我在这篇文章中就略过了。我会说：

  • -I编译器标志告诉编译器在哪个目录中查找头文件，例如/opt/homebrew/include/qpdf/QPDF.hh
  • -L链接器标志告诉链接器在哪个目录中查找库，例如/opt/homebrew/lib/libqpdf.a
  • -l链接器标志告诉链接器要链接哪些库，例如-liconv表示“链接iconv库”，或-lm表示“链接math ”

提示：如何只构建一个特定文件： make $FILENAME

昨天我发现了一个很酷的工具，叫做qf ，你可以使用它从ripgrep的输出中快速打开文件。

qf位于一个包含各种工具的大目录中，但我只想编译qf 。所以我直接编译了qf ，如下所示：

 make qf

基本上，如果您知道（或可以猜测）要构建的文件的输出文件名，则可以通过运行make $FILENAME来告诉make仅构建该文件

提示：查看其他打包系统如何构建相同的 C 程序

如果你在构建 C 程序时遇到困难，那么其他人可能也遇到了同样的问题！每个 Linux 发行版都为其构建的每个软件包提供了构建文件，所以即使你无法直接从该发行版安装软件包，也许你也可以从该发行版那里获得一些构建软件包的技巧。意识到这一点（感谢我的朋友 Dave）对我来说是一个巨大的顿悟。

例如， paperjam的 nix 包中的这一行内容是：

 env.NIX_LDFLAGS = lib.optionalString stdenv.hostPlatform.isDarwin "-liconv";

这基本上是在说“传递链接器标志-liconv在 Mac 上构建它”，所以这是我们可以用来构建它的线索。

同一个文件还显示env.NIX_CFLAGS_COMPILE = "-DPOINTERHOLDER_TRANSITION=1"; 。我不确定这是什么意思，但是当我尝试构建paperjam包时，我确实收到了一个关于PointerHolder的错误，所以我猜这与“PointerHolder 转换”有某种联系。

步骤 5：安装二进制文件

编译完程序后，你可能想把它安装到某个地方！有些Makefile包含一个install目标，让你可以用make install将工具安装到系统上。我总是有点担心这个问题（文件该放哪儿？万一以后想卸载怎么办？），所以如果我编译的是一个非常简单的程序，我通常会手动复制二进制文件来安装它，就像这样：

 cp qf ~/bin

第 6 步：也许制作您自己的包裹！

搞清楚了这些之后，我意识到我可以用新学到的make知识为 Homebrew 贡献一个paperjam软件包！这样以后我就能直接在以后的系统上brew install paperjam 。

好消息是，即使所有不同的打包系统的细节各不相同，它们从根本上来说都使用 C 编译器和链接器。

即使你不是 C 程序员，了解一些 C 语言也是很有用的

我认为所有这些都是一个有趣的例子，说明了解 C 程序工作原理的一些基础知识（例如“它们有头文件”）很有用，即使你一生中从未打算编写一个非平凡的 C 程序。

能够自己编译 C/C++ 程序感觉很好，尽管我对所有的编译器和链接器标志仍然不是完全有信心，而且我仍然计划除了“运行./configure来生成Makefile ”之外，永远不学习任何有关自动工具如何工作的知识。

另外，我遗漏了一件重要的事情，那就是LD_LIBRARY_PATH / DYLD_LIBRARY_PATH （使用它来告诉动态链接器在运行时在哪里找到动态链接文件），因为我不记得上次遇到LD_LIBRARY_PATH问题并且找不到示例。

原文： https://jvns.ca/blog/2025/06/10/how-to-compile-a-c-program/