前言

​ Linux系统具有开源、稳定、安全的特点，也因此成为了开发者的重要工作平台。其中，Ubuntu作为一个对用户友好的Linux发行版，特别适合作为入门学习和开发使用的操作系统。

​ 本文主要写关于嵌入式系统的程序设计基础。主要介绍在Ubuntu系统下进行简单C语言代码的编译流程和方法。

一、Ubuntu 系统安装

​ 在 Ubuntu系统一般采用 apt-get 命令进行某个软件的在线查找和安装，默认官方的软件源仓库位于国外，下载速度较慢。可修改系统参数，选择国内镜像软件源仓库，以提高软件安装速度（注意Ubuntu不同版本的对应不同名称，如Ubuntu22.04是jammy，Ubuntu20.04是focal，Ubuntu18.04是bionic，Ubuntu16.04是xenial）。

​ 安装Ubuntu系统以及选择国内镜像源的具体过程可参考【 https://www.bilibili.com/video/BV1DaxJzpEVm/?share_source=copy_web&vd_source=9076493cf65b60c919adb3322ed9255b】

二、在Ubuntu环境下编译“Hello World”

（1）安装C语言编译器gcc

想要在Ubuntu系统下编译程序，需要先安装C语言编译器——gcc。

sudo apt install gcc

在终端中输入如上指令即可。

（2）编写代码

​ 使用文本编辑器nano，创建一个文件夹（以“hello.c”为例）

nano hello.c

写入代码：

#include<stdio.h>

int main(void)
{
        printf("Hello World!\n");
        return 0;
}

保存并退出编辑器（如果使用nano，按Ctrl+X，然后按Y确认保存，最后按Enter键）。

输入以下命令编译并运行刚才创建的C语言源文件：

gcc hello.c -o hello
./hello

其中“-o hello”指定了编译后的可执行文件名为hello。

若是没有出现问题，将会在终端看到输出

Hello World!

实际操作图如图：

小结：本阶段完成在 Ubuntu 环境下 C 语言 Hello World 程序的编译与运行。首先通过apt包管理器安装 gcc 编译器，为 C 程序编译提供基础环境；然后使用 nano 文本编辑器创建hello.c源代码文件，编写基础 C 语言代码，实现控制台输出字符串功能；完成代码编写后，利用 gcc 命令将.c源文件编译生成可执行文件，再通过./hello命令执行程序，最终程序成功运行，终端输出Hello World!，验证整个流程可用。

三、编译多文件程序

任务要求：编写一个主程序文件 main1.c 和一个子程序文件 sub1.c， 要求：子程序sub1.c 包含一个算术运算函数 float x2x（int a，int b），此函数功能为对两个输入整型参数做某个运算，将结果做浮点数返回；主程序main1.c，定义并赋值两整型变量，然后调用函数 x2x，将x2x的返回结果printf出来。）

1）请在ubuntu系统用gcc 命令行方式编译主程序main1.c 并运行;

2）请在windows系统下用你熟悉的编译工具编译主程序main1.c 并运行。

（1）使用Ubuntu编译

使用文本编辑器nano，创建子程序文件“sub1.c“。

nano sub1.c

并在编译其中写入以下代码：

#include <stdio.h>

float x2x(int a, int b)
{
    float res = (a + b) * (a - b);
    return res;
}

保存并退出编辑器（如果使用nano，按Ctrl+X，然后按Y确认保存，最后按Enter键）。

同上，创建主程序文件件“main1.c”。

nano main1.c

并在编译其中写入以下代码：

#include<stdio.h>

float x2x(int a,int b);

int main(void)
{
        int num1 = 6;
        int num2 = 2;
        float ret;

        ret = x2x(num1,num2);
        printf("x2x函数计算结果 = %f\n",ret);
        return 0;
}

保存并退出编辑器（如果使用nano，按Ctrl+X，然后按Y确认保存，最后按Enter键）。

输入如下指令，将多个文件一起编译并运行：

gcc main1.c sub1.c -o main1
./main1

最终得到运行后输出的结果为

x2x函数计算结果 = 32.000000

实际操作图如图：

（2）使用Windows编译

使用Windows系统时，我以Visual Studio 2022为例，以下为操作步骤；

首先打开编译器Visual Studio 2022，创建新项目：

选择空项目并创建。然后点击上方 视图—>解决方案资源管理器—>右键 源文件—>添加—>新建项

—>C++文件（.cpp）。将两个文件夹分别命名为“main1.c”和“sub1.c”,并分别写入以下代码：

main1.c

#include <stdio.h>
float x2x(int a, int b);

int main(void)
{
    int num1 = 6;
    int num2 = 2;
    float ret;

    ret = x2x(num1, num2);
    printf("x2x函数计算结果 = %f\n", ret);
    return 0;
}

sub1.c

#include <stdio.h>
float x2x(int a, int b)
{
    float res = (a + b) * (a -b);
    return res;
}

代码加入之后，点击上方开始运行，得到结果如图：

小结：本阶段实验完成 C 语言多文件程序编写编译运行。程序拆分为main1.c主程序与sub1.c子程序：sub1.c中定义算术函数float x2x(int a,int b)，实现(a+b)*(a-b)运算并返回浮点结果；main1.c负责定义整型变量、调用x2x函数并打印返回值。

四、使用Makefile编译C程序

（1）认识makefile编译c程序的指令及流程

编译程序：
在包含Makefile的目录下打开终端。

终端命令：

make：读取 Makefile，执行编译规则，生成可执行文件main

make clean：执行 clean 规则，删除生成的可执行文件

编译流程：

1、在源码目录创建Makefile文件，定义目标、依赖文件和对应的编译命令。

2、终端输入make，make 工具读取 Makefile，对比目标文件和依赖源码的修改时间。

3、如果源码更新，自动执行gcc命令完成编译链接；源码未改动，则跳过编译。

4、编译完成后使用./main运行程序。

5、实验结束执行make clean，清理编译产出。

原理简述：

make 工具会检查文件时间戳，只重新编译被修改过的文件，简化多文件项目的编译操作，不用重复输入冗长 gcc 命令。

（2）实际应用

任务要求：请编写一个主程序文件 main.c 和一个子程序文件 sub1.c， 要求：子程序sub1.c 包含一个算术运算函数 float x2x（int a，int b），此函数功能为对两个输入整型参数做某个运算，将结果做浮点数返回；主程序main.c，定义并赋值两整型变量，然后调用函数 x2x，将x2x的返回结果printf出来。请在ubuntu系统用gcc 命令行方式编译主程序main.c 并运行。（跟上面一样的任务，观察输出结果，主要是体会不同系统编译过程）

首先要先安装make工具，在终端中输入指令如下，即可安装全套c语言编译工具：

sudo apt update
sudo apt install build-essential

若是已经安装了gcc，只单独安装make，则输入一下指令即可：

sudo apt update
sudo apt install make

在“三”编写的代码的目录下，创建makefile文件,并且编译运行：

nano Makefile
make

“Makefile”文件内容如下：

main: main1.c sub1.c
        gcc main1.c sub1.c -o main

clean:
        rm -f main

此时将会输出

gcc main1.c sub1.c -o main

说明make工具已经读取到Makefile中的指令完成了编译链接，此时输入

./main

将得到和实验三一样的结果：

x2x函数计算结果 = 32.000000

实际操作图如图：

然后在终端中输入指令：

make clean

即可清理编译产物，删除可执行文件main。

实际操作图如图：

小结：在阶段任务 在前面的基础上，编写 Makefile 文件完成项目自动化编译。Makefile 定义编译目标main，指定依赖文件main1.c与sub1.c，并写明对应的 gcc 编译指令；同时添加clean目标用于清理生成的可执行程序。

五、总结

​ 本次实验以嵌入式程序设计基础为核心，基于Ubuntu 系统完成环境配置、C语言单文件编译、多文件联合编译、Makefile自动化编译等系列实操，全面掌握了Ubuntu系统下C语言程序开发、编译与运行的完整流程，熟悉了跨平台代码开发差异与项目自动化编译的基础原理。

​ 实验先是完成在 Ubuntu 环境下 C 语言 Hello World 程序的编译与运行，掌握了 nano 编辑器的基础操作（代码写入、保存退出），理解 gcc 编译命令参数-o的作用，熟悉 Linux 环境下源码→编译→运行完整流程，同时了解 Linux 系统中执行本地可执行文件需要加./的特点。最终程序成功运行，终端输出Hello World!，验证整个流程可用。

​ 然后完成 C 语言多文件程序编写与跨平台编译运行。在 Ubuntu 环境下，使用 nano 文本编辑器分别创建两个源码文件，通过gcc main1.c sub1.c -o main1命令一次性完成多文件的编译与链接，生成可执行文件后执行，成功输出计算结果。在 Windows 环境下，采用 Visual Studio 2022，新建空项目并添加main1.c、sub1.c两个源文件，VS 自动完成多文件编译链接，运行后得到和 Ubuntu 环境完全相同的输出。

​ 最后在上面任务的基础上，编写 Makefile 文件完成项目自动化编译。使用 Makefile 可以简化编译操作，避免重复输入复杂的 gcc 命令，适合由多个源文件组成的 C 语言项目，为后续大型程序开发打下基础。

建两个源码文件，通过gcc main1.c sub1.c -o main1命令一次性完成多文件的编译与链接，生成可执行文件后执行，成功输出计算结果。在 Windows 环境下，采用 Visual Studio 2022，新建空项目并添加main1.c、sub1.c两个源文件，VS 自动完成多文件编译链接，运行后得到和 Ubuntu 环境完全相同的输出。

​ 最后在上面任务的基础上，编写 Makefile 文件完成项目自动化编译。使用 Makefile 可以简化编译操作，避免重复输入复杂的 gcc 命令，适合由多个源文件组成的 C 语言项目，为后续大型程序开发打下基础。

​ 本次实验层层递进，全方位掌握Ubuntu环境下C语言开发的核心技能。不仅熟练掌握了Ubuntu系统基础指令、gcc编译、多文件编程、Makefile自动化编译等实操方法，还深刻理解了C程序编译链接原理与跨平台开发特性，为后续嵌入式系统开发、大型模块化项目编程奠定了坚实的实践与理论基础。