Linux에서 컴파일 및 설치란 무엇입니까?

리눅스에서 컴파일과 설치란 소스 코드를 머신 자체의 하드웨어, 커널, 환경을 기반으로 머신 실행 가능 코드 파일로 변환한 후, 실행 파일을 운영체제에 설치하는 것을 말합니다. 로컬 소프트웨어 및 하드웨어 환경에 맞게 컴파일되었기 때문에 생성된 바이너리 프로그램은 이론적으로 더 나은 성능을 가지며 실행 시 리소스를 절약합니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: linux7.3 시스템, Dell G3 컴퓨터.

컴파일 및 설치란 무엇인가요?

• 컴파일: 소스 코드를 기계에서 실행 가능한 코드 파일로 변환합니다.

• 설치: 실행 파일을 사용하기 전에 운영 체제에 설치합니다.

컴파일 및 설치란 소스 코드를 사용하여 머신 자체의 하드웨어, 커널, 환경에 맞게 컴파일하고 바이너리 파일을 생성하는 것을 의미합니다. 장점은 머신이 무엇이든 완전한 것이 있다는 것입니다. 컴파일 환경(기본적으로 모든 Linux 배포판에는 자체적인 완전한 컴파일 환경 세트가 있음), 동시에 로컬 소프트웨어 및 하드웨어 환경용으로 컴파일되므로 생성된 바이너리는 자신의 컴퓨터에 적합한 바이너리 패키지를 생성할 수 있습니다. 프로그램은 이론적으로 더 나은 성능으로 실행되고 리소스를 절약합니다.

• 단점: 초보자에게는 컴파일 과정이 번거롭고(물론 익숙하다면 매우 빠릅니다), 업그레이드도 번거롭습니다(물론 일부 프로그램에서는 컴파일 과정에서 업그레이드 충돌과 덮어쓰기를 해결하고 설치 프로세스 자체)

참고:

소스 코드를 실행하려면 먼저 바이너리 기계 코드로 변환해야 합니다. 이것이 컴파일러의 일입니다.

예를 들어 다음 소스 코드를 가져옵니다(파일 이름이 test.c라고 가정).

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  fputs("Hello, world!\n", stdout);
  return 0;
}</stdio.h>

실행하기 전에 컴파일러에서 처리해야 합니다.

$ gcc test.c
$ ./a.out
Hello, world!

복잡한 프로젝트의 경우 컴파일 과정도 세 단계로 나누어야 합니다.

$ ./configure
$ make  
$ make install

컴파일 프로세스 흐름도:

특정 컴파일 프로세스

1. 구성

컴파일러가 작동하기 전에 표준 라이브러리가 어디에 있는지와 같은 현재 시스템 환경을 알아야 합니다. 소프트웨어 설치 위치는 어디에 있는지, 설치해야 하는 구성 요소는 무엇인지 등입니다. 이는 서로 다른 컴퓨터의 시스템 환경이 다르기 때문입니다. 컴파일 매개변수를 지정함으로써 컴파일러는 환경에 유연하게 적응하고 다양한 환경에서 실행될 수 있는 기계어 코드를 컴파일할 수 있습니다. 컴파일 매개변수를 결정하는 이 단계를 "구성"이라고 합니다.

이러한 구성 정보는 구성 파일에 저장되며, 일반적으로 구성이라는 스크립트 파일입니다. 일반적으로 autoconf 도구에 의해 생성됩니다. 컴파일러는 이 스크립트를 실행하여 컴파일 매개변수를 학습합니다.

구성 스크립트는 다양한 시스템 간의 차이점을 고려하고 다양한 컴파일 매개변수에 대한 기본값을 제공하기 위해 최선을 다했습니다. 사용자의 시스템 환경이 특별하거나 특정 요구 사항이 있는 경우 구성 스크립트에 컴파일 매개변수를 수동으로 제공해야 합니다.

$ ./configure --prefix=/www --with-mysql

위 코드는 PHP 소스 코드의 컴파일 구성입니다. 사용자는 설치된 파일이 www 디렉토리에 저장되도록 지정하고 컴파일 중에 mysql 모듈에 대한 지원을 추가합니다.

2. 표준 라이브러리와 헤더 파일의 위치를 ​​결정합니다.

소스 코드는 반드시 표준 라이브러리 함수(표준 라이브러리)와 헤더 파일(헤더)을 사용합니다. 이는 시스템의 모든 디렉토리에 저장될 수 있습니다. 실제로 컴파일러가 해당 위치를 자동으로 감지할 수 있는 방법은 구성 파일을 통해서만 알 수 있습니다.

컴파일의 두 번째 단계는 구성 파일에서 표준 라이브러리와 헤더 파일의 위치를 ​​아는 것입니다. 일반적으로 구성 파일은 여러 특정 디렉터리 목록을 제공합니다. 컴파일할 때 컴파일러는 대상을 찾기 위해 이러한 디렉터리로 이동합니다.

3. 종속성 결정

대규모 프로젝트의 경우 소스 코드 파일 간에 종속성이 있는 경우가 많아 컴파일러가 컴파일 순서를 결정해야 합니다. 파일 A가 파일 B에 종속된다고 가정하면 컴파일러는 다음 두 가지 사항을 확인해야 합니다.

（1）只有在B文件编译完成后，才开始编译A文件。

（2）当B文件发生变化时，A文件会被重新编译。

컴파일 순서는 makefile이라는 파일에 저장되며, 이 파일에는 어떤 파일이 먼저 컴파일되고 어떤 파일이 나중에 컴파일되는지 나열됩니다. makefile 파일은 구성 스크립트를 실행하여 생성되므로 컴파일 중에 구성을 먼저 실행해야 합니다.

종속성을 결정하는 동안 컴파일러는 컴파일 중에 사용될 헤더 파일도 결정합니다.

4. 헤더 파일 사전 컴파일

다른 소스 코드 파일은 동일한 헤더 파일(예: stdio.h)을 참조할 수 있습니다. 컴파일할 때 헤더 파일도 함께 컴파일해야 합니다. 시간을 절약하기 위해 컴파일러는 소스 코드를 컴파일하기 전에 헤더 파일을 컴파일합니다. 이렇게 하면 헤더 파일을 한 번만 컴파일하면 되고 사용할 때마다 다시 컴파일할 필요가 없습니다.

단, 헤더 파일의 모든 내용이 미리 컴파일되는 것은 아닙니다. 매크로를 선언하는 데 사용되는 #define 명령은 미리 컴파일되지 않습니다.

5. 预处理（Preprocessing）

预编译完成后，编译器就开始替换掉源码中bash的头文件和宏。以本文开头的那段源码为例，它包含头文件stdio.h，替换后的样子如下。

extern int fputs(const char *, FILE *);
extern FILE *stdout;

int main(void)
{
    fputs("Hello, world!\n", stdout);
    return 0;
}

为了便于阅读，上面代码只截取了头文件中与源码相关的那部分，即fputs和FILE的声明，省略了stdio.h的其他部分（因为它们非常长）。另外，上面代码的头文件没有经过预编译，而实际上，插入源码的是预编译后的结果。编译器在这一步还会移除注释。

这一步称为"预处理"（Preprocessing），因为完成之后，就要开始真正的处理了。

6. 编译（Compilation）

预处理之后，编译器就开始生成机器码。对于某些编译器来说，还存在一个中间步骤，会先把源码转为汇编码（assembly），然后再把汇编码转为机器码。

下面是本文开头的那段源码转成的汇编码。

    .file   "test.c"
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "Hello, world!\n"
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movq    stdout(%rip), %rax
    movq    %rax, %rcx
    movl    $14, %edx
    movl    $1, %esi
    movl    $.LC0, %edi
    call    fwrite
    movl    $0, %eax
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Debian 4.9.1-19) 4.9.1"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

这种转码后的文件称为对象文件（object file）。

注：make (gcc), 其调用 gcc 执行编译的过程依赖于配置文件makefile

7. 连接（Linking）

对象文件还不能运行，必须进一步转成执行文件。如果你仔细看上一步的转码结果，会发现其中引用了stdout函数和fwrite函数。也就是说，程序要正常运行，除了上面的代码以外，还必须有stdout和fwrite这两个函数的代码，它们是由C语言的标准库提供的。

编译器的下一步工作，就是把外部函数的代码（通常是后缀名为.lib和.a的文件），添加到可执行文件中。这就叫做连接（linking）。这种通过拷贝，将外部函数库添加到可执行文件的方式，叫做静态连接（static linking），后文会提到还有动态连接（dynamic linking）。

make命令的作用，就是从第四步头文件预编译开始，一直到做完这一步。

8. 安装（Installation）

上一步的连接是在内存中进行的，即编译器在内存中生成了可执行文件。下一步，必须将可执行文件保存到用户事先指定的安装目录。

表面上，这一步很简单，就是将可执行文件（连带相关的数据文件）拷贝过去就行了。但是实际上，这一步还必须完成创建目录、保存文件、设置权限等步骤。这整个的保存过程就称为"安装"（Installation）。

9. 操作系统连接

可执行文件安装后，必须以某种方式通知操作系统，让其知道可以使用这个程序了。比如，我们安装了一个文本阅读程序，往往希望双击txt文件，该程序就会自动运行。

这就要求在操作系统中，登记这个程序的元数据：文件名、文件描述、关联后缀名等等。Linux系统中，这些信息通常保存在/usr/share/applications目录下的.desktop文件中。另外，在Windows操作系统中，还需要在Start启动菜单中，建立一个快捷方式。

这些事情就叫做"操作系统连接"。make install命令，就用来完成"安装"和"操作系统连接"这两步。

10. 生成安装包

写到这里，源码编译的整个过程就基本完成了。但是只有很少一部分用户，愿意耐着性子，从头到尾做一遍这个过程。事实上，如果你只有源码可以交给用户，他们会认定你是一个不友好的家伙。大部分用户要的是一个二进制的可执行程序，立刻就能运行。这就要求开发者，将上一步生成的可执行文件，做成可以分发的安装包。

所以，编译器还必须有生成安装包的功能。通常是将可执行文件（连带相关的数据文件），以某种目录结构，保存成压缩文件包，交给用户。

11. 动态连接（Dynamic linking）

正常情况下，到这一步，程序已经可以运行了。至于运行期间（runtime）发生的事情，与编译器一概无关。但是，开发者可以在编译阶段选择可执行文件连接外部函数库的方式，到底是静态连接（编译时连接），还是动态连接（运行时连接）。所以，最后还要提一下，什么叫做动态连接。

前面已经说过，静态连接就是把外部函数库，拷贝到可执行文件中。这样做的好处是，适用范围比较广，不用担心用户机器缺少某个库文件；缺点是安装包会比较大，而且多个应用程序之间，无法共享库文件。动态连接的做法正好相反，外部函数库不进入安装包，只在运行时动态引用。好处是安装包会比较小，多个应用程序可以共享库文件；缺点是用户必须事先安装好库文件，而且版本和安装位置都必须符合要求，否则就不能正常运行。

现实中，大部分软件采用动态连接，共享库文件。这种动态共享的库文件，Linux平台是后缀名为.so的文件，Windows平台是.dll文件，Mac平台是.dylib文件。

Linux编译安装的具体实现

1.编译安装源程序的前提：

1）.提供开发环境：开发工具和开发库

2）.编译安装需要的包组：

Development Tools、Server Platform Development、Desktop Platform Development、Debug Tools

2.configure脚本常用的选项：

--help获取./configure脚本帮助
--prefix=: 指定安装路径；多数程序都有默认安装路径；
--sysconfidr=: 指定配置文件安装路径；
--with-PACKAGE[=ARG]：在自由软件社区里,有使用已有软件包和库的优秀传统.当用'configure'来配置一个源码树时,
可以提供其他已经安装的软件包的信息
--without-PACKAGE：有时候你可能不想让你的软件包与系统已有的软件包交互。例如，你可能不想让你的新编译器使用
GNU ld
--enable-FEATURE：一些软件包可能提供了一些默认被禁止的特性,可以使用'--enable-FEATURE'来起用它
--disable-EEATURE：关闭指定的默认特性

3.编译安装源程序方法：

1）、展开源代码，找INSTALL、README；不存在此类文件时，找项目官方文档；

2）、根据安装说明执行安装操作；

4.程序安装于专用目录时，安装后的配置：

1）、导出二进制程序所在路径至PATH环境中

# export PATH=/usr/local/nginx/sbin:$PATH

实现永久有效的办法：
                /etc/profile.d/*.sh

2）、导出库文件给OS

OS查找库文件方法：根据/etc/ld.so.conf配置文件指定的路径搜索，或搜索/lib, /lib64, /usr/lib, /usr/lib64，把查找到的所有的库文件路径和其名称映射关系保存为一个缓存文件/etc/ld.so.cache；

/etc/ld.so.conf配置文件有其它组成部分：/etc/ld.so.conf.d/*.conf

假设nginx安装于/usr/local/nginx，此目录中有其库文件子目录lib，导出此目录中库文件：

（1）新建文件/etc/ld.so.conf.d/nginx.conf，在文件添加如下行：

/usr/local/nginx/lib

（2）运行命令:ldconfig

ldconfig的主要用途：

默认搜寻/lilb和/usr/lib，以及配置文件/etc/ld.so.conf内所列的目录下的库文件。

搜索出可共享的动态链接库，库文件的格式为：lib***.so.**，进而创建出动态装入程序(ld.so)所需的连接和缓存文件。

缓存文件默认为/etc/ld.so.cache，该文件保存已排好序的动态链接库名字列表。

ldconfig通常在系统启动时运行，而当用户安装了一个新的动态链接库时，就需要手工运行这个命令。

常用选项：

-v： 用此选项时,ldconfig将显示正在扫描的目录及搜索到的动态链接库,还有它所创建的连接的名字.
-p: 显示当前OS已经加载到的所有库文件名称及其文件所在路径的映射关系；

ldconfig需要注意的地方：

（a）、往/lib和/usr/lib里面加东西，是不用修改/etc/ld.so.conf文件的，但是添加完后需要调用下ldconfig，不然添加的library会找不到。

（b）、如果添加的library不在/lib和/usr/lib里面的话，就一定要修改/etc/ld.so.conf文件，往该文件追加library所在的路径，然后也需要重新调用下ldconfig命令。比如在安装mysql的时候，其库文件/usr/local/mysql/lib，就需要追加到/etc/ld.so.conf文件中。命令如下：

# echo "/usr/local/mysql/lib" >> /etc/ld.so.conf

# ldconfig -v | grep mysql

（c）、如果添加的library不在/lib或/usr/lib下，但是却没有权限操作写/etc/ld.so.conf文件的话，这时就需要往export里写一个全局变量LD_LIBRARY_PATH，就可以了。

（3）、帮助文件导出

man命令搜索特定路径查找手册页文件，这些路径是定义在/etc/man.config中的MANPATH参数所指定的路径下的；

新增办法：编辑/etc/man.config文件，新增一个MANPATH参数，其值为新安装程序的man手册所在的目录；

            /usr/local/nginx/share/man/{man1,man8}

            man -M /path/to/man KEYWORD

（4）、头文件导出

有些程序安装后会生成对自己拥有库文件调用接口相关头文件系统查找头文件的路径为/usr/include

导出独立安装应用程序的头文件方法：创建链接至/usr/include下即可；

例如：

/usr/local/nginx/include
# ln -sv /usr/local/nginx/include/* /usr/include/
# ln -sv /usr/local/nginx/include /usr/include/nginx

perl源程序的编译安装方法：

    (1) perl Makefile.in
    (2) make
    (3) make install

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