開發(fā)環(huán)境配置方法

1、1第14章 標(biāo)準(zhǔn)庫配置開發(fā)環(huán)境1、配置API庫開發(fā)環(huán)境3第13章高級編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序開發(fā)，除需要大量C+語言編程訓(xùn)練、掌握必要的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論知識之外，還要學(xué)習(xí)高級編程技術(shù)。高級編程技術(shù)有很強(qiáng)的專業(yè)性，涉及內(nèi)容廣泛。通?？梢苑譃橄到y(tǒng)編程、界面編程、多媒體編程、網(wǎng)絡(luò)編程、數(shù)據(jù)庫編程、硬件編程等六個領(lǐng)域。本章將介紹在Windows系統(tǒng)下利用C+語言進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)的基本知識。在C+語言發(fā)展進(jìn)程中，無數(shù)科學(xué)家和程序員開發(fā)出數(shù)量眾多、性能卓越的專業(yè)函數(shù)庫，充分利用好這些函數(shù)庫是編寫應(yīng)用程序的重要技巧。413.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)C+語言開發(fā)工具安裝后，一般會自動配置好標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫的使用環(huán)境

2、。因此使用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的C+程序，可以直接編譯和連接。但如果是使用其他的專業(yè)函數(shù)庫，如GSL科學(xué)計算函數(shù)庫，就需要配置開發(fā)環(huán)境。本節(jié)針對VC和CodeBlocks，介紹在Windows系統(tǒng)下專業(yè)函數(shù)庫的配置。513.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)假設(shè)VC安裝文件夾為（如C:NTDEVMSVS6VC98），CodeBlocks安裝文件夾為（如C:NTDEVCodeBlocksMinGW）。由于需要經(jīng)常使用開發(fā)工具的命令行實(shí)用程序，所以安裝時文件夾名稱最好不要有空格，比如像“C:Program Files”。如圖所示為VC和CodeBlocks安裝文件夾的目錄結(jié)構(gòu)。613.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)圖1

3、3.1 Visual C+和CodeBlocks安裝文件夾目錄結(jié)構(gòu)713.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)可以看到在和文件夾中都有include和lib兩個文件夾，大多數(shù)C+語言開發(fā)工具基本如此。813.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)1系統(tǒng)INCLUDE路徑include文件夾存放開發(fā)工具默認(rèn)安裝的全部頭文件，稱為系統(tǒng)INCLUDE路徑。可以在這個文件夾中找到我們所熟悉的stdio.h和math.h文件。系統(tǒng)INCLUDE路徑是開發(fā)工具查找頭文件的基礎(chǔ)路徑，例如math.h頭文件包含命令：#include 913.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)尖括號內(nèi)的頭文件使用相對路徑寫法（相對于系統(tǒng)INCLUDE路徑）

4、。由于math.h在系統(tǒng)INCLUDE路徑中，所以文件名前面不用寫路徑。如果程序中欲包含includeglgl.h頭文件，由于gl.h文件是在系統(tǒng)INCLUDE路徑的gl子文件夾中，因此文件包含命令應(yīng)為：#include 1013.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)2系統(tǒng)LIB路徑lib文件夾存放開發(fā)工具默認(rèn)安裝的全部庫文件，稱為系統(tǒng)LIB路徑。VC的庫文件擴(kuò)展名為.lib，GCC的庫文件擴(kuò)展名為.a。系統(tǒng)LIB路徑是開發(fā)工具連接庫文件的基礎(chǔ)路徑，同樣使用相對路徑來查找?guī)煳募?113.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)3搜索路徑在Windows操作系統(tǒng)中，在“控制面板/系統(tǒng)/高級/環(huán)境變量”中有一項(xiàng)“PAT

5、H”參數(shù)，它是Windows的系統(tǒng)PATH路徑。當(dāng)一個程序運(yùn)行時，如果需要用到附加的動態(tài)鏈接庫DLL（dynamic linking library）文件，則Windows規(guī)定該DLL文件要么與程序同處一個文件夾，要么在系統(tǒng)PATH路徑中，否則程序不能運(yùn)行。我們將程序所處的文件夾和PATH路徑統(tǒng)稱為搜索路徑，即查找運(yùn)行時文件的路徑范圍，它可以是多個文件夾的集合。1213.1.1 開發(fā)環(huán)境的路徑參數(shù)顯然，通過編輯系統(tǒng)PATH路徑，可以更改搜索路徑。一般地，Windows系統(tǒng)文件夾（如C:WINDOWS或C:WINDOWSsystem32）是搜索路徑之一。如果將DLL文件復(fù)制到這個文件夾中，程序運(yùn)

6、行時能夠找到它。1313.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置開發(fā)工具的圖形界面通常允許程序員設(shè)置系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑。1413.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置在CodeBlocks中，單擊“Settings/Compiler and debugger.”（設(shè)置/編譯器和調(diào)試器.）菜單，打開“Compiler and debugger settings”（編譯器和調(diào)試器設(shè)置）對話框，如圖所示。1513.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置單擊“Search directories”（搜索路徑）標(biāo)簽，選擇“Compiler或Linker”（編譯器或鏈接器）可以設(shè)置CodeBlocks的系統(tǒng)INCLUD

7、E路徑和系統(tǒng)LIB路徑。在“Search directories”標(biāo)簽中可以任意添加、刪除、修改CodeBlocks的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑。系統(tǒng)INCLUDE路徑標(biāo)簽系統(tǒng)LIB路徑標(biāo)簽1613.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置需要注意，上述路徑設(shè)置對開發(fā)工具而言是全局性的，即路徑設(shè)置對每個程序和項(xiàng)目工程都是有效的。1713.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置在VC中，單擊“Tools/Options.”菜單打開“Options”對話框，如圖所示。單擊“Directories”標(biāo)簽，選擇“Show directories for:”可以看到VC的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑。圖中顯

8、示VC的系統(tǒng)INCLUDE路徑有兩個：“C:DEVMSVS6VC98include”和“C:DEVMSSDK6include”。如果一個頭文件ctype.h存放在這兩個文件夾之一，則文件包含命令為：在“Directories”標(biāo)簽中可以任意添加、刪除、修改VC的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑。1813.1.2 開發(fā)環(huán)境的路徑設(shè)置圖13.3 Visual C+的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑系統(tǒng)INCLUDE路徑系統(tǒng)LIB路徑1913.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置通常，一個提供給程序員使用的專業(yè)函數(shù)庫有四部分內(nèi)容：頭文件（header）；庫文件（library）；運(yùn)行時文件（runti

9、me）；使用手冊文檔。2013.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置頭文件的作用是讓程序有函數(shù)原型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏常量等聲明。一般情況下，編譯程序時如果出現(xiàn)類似“某某函數(shù)未定義或數(shù)據(jù)未定義”的錯誤，說明專業(yè)函數(shù)庫的頭文件路徑?jīng)]有配置好。2113.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置庫文件的作用是讓程序能夠連接函數(shù)的二進(jìn)制目標(biāo)代碼。一般情況下，連接程序時如果出現(xiàn)類似“某某函數(shù)未找到”的錯誤，說明專業(yè)函數(shù)庫的庫文件路徑?jīng)]有配置好。2213.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置有的專業(yè)函數(shù)庫需要運(yùn)行時文件（如動態(tài)鏈接庫），通常要將這些文件存放到搜索路徑上，使用專業(yè)函數(shù)庫的程序運(yùn)行時才能找到它們。典型的做法是將這些文件復(fù)制到Windows系統(tǒng)文

10、件夾中。2313.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置專業(yè)函數(shù)庫的使用手冊文檔使程序員能夠正確調(diào)用庫函數(shù)，包含函數(shù)原型、函數(shù)功能、參數(shù)要求、數(shù)據(jù)含義等說明。2413.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置專業(yè)函數(shù)庫頭文件和庫文件的配置一般有三種方法。（1）復(fù)制文件法可以將專業(yè)函數(shù)庫的頭文件和庫文件全部復(fù)制到開發(fā)工具的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑中，例如include和lib文件夾、include和lib文件夾。如果專業(yè)函數(shù)庫的頭文件比較多或者為了與標(biāo)準(zhǔn)庫的頭文件存放時有所區(qū)別，可以將頭文件復(fù)制到系統(tǒng)INCLUDE路徑的一個子文件夾中，但此時#include命令要包含相應(yīng)的子文件夾路徑。2513.1.3 開發(fā)環(huán)境的

11、配置復(fù)制文件的方法操作簡單，操作一次后使得開發(fā)工具持久支持專業(yè)函數(shù)庫，如同標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫一般。該方法的缺點(diǎn)是開發(fā)工具系統(tǒng)路徑中的文件會越來越多，而且專業(yè)函數(shù)庫新版本的升級控制有一定的難度，各版本之間的文件容易混淆，給庫連接帶來潛在沖突。2613.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置（2）添加路徑法利用開發(fā)工具的圖形界面可以將專業(yè)函數(shù)庫頭文件和庫文件所處的文件夾分別添加到開發(fā)工具的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑中。添加路徑的方法操作簡單，操作一次后也使得開發(fā)工具持久支持專業(yè)函數(shù)庫，而且有便于控制函數(shù)庫版本升級的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)獲得了專業(yè)函數(shù)庫新版本時，只需要將原先添加的路徑指向新版本的文件夾路徑即可。2713.1

12、.3 開發(fā)環(huán)境的配置（3）搜索路徑法如果使用開發(fā)工具命令行版本的編譯程序和連接程序，例如VC的“CL.exe”和CodeBlocks的“gcc.exe”，可以用搜索路徑來設(shè)置系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑。方法是在Windows“控制面板/系統(tǒng)/高級/環(huán)境變量”中設(shè)置環(huán)境變量參數(shù)，表13-1為VC和GCC對應(yīng)的環(huán)境變量參數(shù)。當(dāng)使用命令行開發(fā)工具進(jìn)行C程序編譯和連接時，會將環(huán)境變量“INCLUDE”和“LIB”作為查找路徑去搜索頭文件和庫文件。2813.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置表13-1 開發(fā)工具環(huán)境變量參數(shù)類別類別Visual C+Code:Blocks系統(tǒng)系統(tǒng)INCLUDE路徑路徑IN

13、CLUDEC_INCLUDE_PATH（C語言），語言），CPLUS_INCLUDE_PATH（C+）系統(tǒng)系統(tǒng)LIB路徑路徑LIBLIBRARY_PATH2913.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置此外，命令行“CL.exe”和“gcc.exe”程序本身有定位頭文件和庫文件的命令參數(shù)，形式分別如下：具體細(xì)節(jié)可以參考CL和gcc的使用手冊。CL /Idir 指明編譯時頭文件的查找文件夾指明編譯時頭文件的查找文件夾dirCL /link libfile 指明連接庫指明連接庫libfilegcc -Idir 指明編譯時頭文件的查找文件夾指明編譯時頭文件的查找文件夾dirgcc Ldir 指明庫文件的查找文件夾指

14、明庫文件的查找文件夾dirgcc llibfile 指明連接庫指明連接庫libfile3013.1.3 開發(fā)環(huán)境的配置設(shè)置搜索路徑的方法操作繁瑣，一般適用于命令行編譯和連接方式，初學(xué)程序者掌握起來有一定難度。本質(zhì)上，所有的開發(fā)工具都使用命令行方式編譯和連接程序，如VC或者CodeBlocks，它們的圖形界面只不過是命令行方式的一個“外殼”。3113.1.4 函數(shù)庫的包含和連接應(yīng)用程序包含庫是指包含它的頭文件，使用#include預(yù)處理命令，例如：包含庫的頭文件后，程序就可以調(diào)用庫函數(shù)和使用它的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏定義和特殊常量等。#include /GSL線性代數(shù)函數(shù)線性代數(shù)函數(shù)3213.1

15、.4 函數(shù)庫的包含和連接應(yīng)用程序連接庫是指在程序可執(zhí)行文件中嵌入庫的二進(jìn)制目標(biāo)代碼或?qū)霂欤╥mport library）。嵌入目標(biāo)代碼方式稱為靜態(tài)連接，它將庫的目標(biāo)代碼嵌入到程序可執(zhí)行文件中。其優(yōu)點(diǎn)是可執(zhí)行文件包含庫的實(shí)現(xiàn)代碼，不需要額外的運(yùn)行時文件就能夠運(yùn)行；缺點(diǎn)是可執(zhí)行文件體積增大，庫代碼不能被共享使用。導(dǎo)入庫方式稱為動態(tài)鏈接，它僅將庫調(diào)用信息存放在可執(zhí)行文件中，而庫代碼存放在動態(tài)鏈接庫DLL文件中。其優(yōu)點(diǎn)是可執(zhí)行文件體積小，一個DLL可以被多個應(yīng)用程序動態(tài)加載共享使用；缺點(diǎn)是程序運(yùn)行時必須有DLL文件（即在搜索路徑中能找到），否則就不能運(yùn)行。3313.1.4 函數(shù)庫的包含和連接在程序連

16、接階段，專業(yè)函數(shù)庫的庫文件（*.lib或*.a）必須添加到開發(fā)環(huán)境中。在VC中添加庫文件的方法是在“Workspace”程序項(xiàng)目的右鍵菜單中選擇“Settings.”菜單命令，或者單擊主菜單“Project/Settings.”，打開“Project Settings”對話框，如圖所示。在對話框中單擊“Link”標(biāo)簽，在“Object/library modules:”后面增加庫文件，例如libgsl.lib和libgslcblas.lib，使用空格分隔多個庫文件，單擊“OK”確定添加、刪除、修改庫文件操作。這樣的操作方式稱為VC程序項(xiàng)目添加庫。3413.1.4 函數(shù)庫的包含和連接圖13.4

17、Visual C+工程項(xiàng)目添加庫文件示意3513.1.4 函數(shù)庫的包含和連接VC還提供了另一種等效的添加方式，操作更簡單。在源程序文件中，編寫連接庫預(yù)處理命令，形式如下：其中庫文件名允許包含絕對路徑或相對路徑（相對于VC系統(tǒng)LIB路徑）。例如：這種方式稱為VC連接庫預(yù)處理。#pragma comment(lib,庫文件名庫文件名) /VC連接庫文件連接庫文件#pragma comment(lib,libgsl.lib) /VC連接連接GSL函數(shù)庫函數(shù)庫#pragma comment(lib,libgslcblas.lib) /VC連接連接GSL基礎(chǔ)線性代數(shù)庫基礎(chǔ)線性代數(shù)庫3613.1.4 函數(shù)

18、庫的包含和連接在CodeBlocks添加庫文件的方法是在“Workspace”（工作空間）右鍵單擊程序項(xiàng)目（project），在彈出菜單中選擇“Build options”（構(gòu)建選項(xiàng)）菜單命令。如圖所示，在“Project build options”（項(xiàng)目build選項(xiàng)）對話框中單擊“Linker settings”（連接器設(shè)置）標(biāo)簽，單擊“Add”（添加）增加庫文件，例如libgsl.a和libgslcblas.a，單擊“Edit”（編輯）修改、單擊“Delete”（刪除）刪除庫文件。請注意，CodeBlocks不支持VC的連接庫預(yù)處理命令。3713.1.4 函數(shù)庫的包含和連接圖13.5

19、CodeBlocks工程項(xiàng)目添加庫文件示意3813.1.5 函數(shù)庫配置舉例下面以使用GSL為例，介紹專業(yè)函數(shù)庫的配置。GNU科學(xué)計算函數(shù)庫GSL（GNU scientific library）是一個強(qiáng)大的C/C+數(shù)值計算函數(shù)庫，是開源自由軟件。GSL提供了大量的數(shù)值計算函數(shù)，如線性代數(shù)、特殊函數(shù)等等。整個函數(shù)庫大約有1000多個函數(shù)，涵蓋了科學(xué)計算的各個方面。如表13-2所列。3913.1.5 函數(shù)庫配置舉例表13-2 GSL函數(shù)庫目錄及對應(yīng)的頭文件函數(shù)庫名稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件函數(shù)庫名稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件異常錯誤捕獲異常錯誤捕獲gsl_errno.h數(shù)學(xué)函數(shù)數(shù)學(xué)函數(shù)gsl_math.h

20、復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)gsl_complex_math.h多項(xiàng)式多項(xiàng)式gsl_poly.h特殊函數(shù)特殊函數(shù)gsl_sf.h或每個函數(shù)各或每個函數(shù)各自的頭文件自的頭文件向量和矩陣向量和矩陣gsl_block.hgsl_vector.hgsl_matrix.h排列排列g(shù)sl_permutation.h組合組合gsl_combination.h集合集合gsl_multiset.h排序排序gsl_sort.hgsl_sort_vector.hBLASgsl_blas.hCBLASgsl_cblas.h4013.1.5 函數(shù)庫配置舉例續(xù)表13-2 GSL函數(shù)庫目錄及對應(yīng)的頭文件函數(shù)庫名稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件函數(shù)庫名

21、稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件線性代數(shù)線性代數(shù)gsl_linalg.h特征值特征值gsl_eigen.hN元組元組gsl_ntuple.h數(shù)值積分?jǐn)?shù)值積分gsl_integration.h隨機(jī)數(shù)發(fā)生器隨機(jī)數(shù)發(fā)生器gsl_rng.h擬隨機(jī)序列擬隨機(jī)序列g(shù)sl_qrng.h隨機(jī)數(shù)的分布隨機(jī)數(shù)的分布gsl_randist.hgsl_cdf.h統(tǒng)計統(tǒng)計gsl_statistics_double.hgsl_statistics_int.h直方圖直方圖gsl_histogram.hgsl_histogram2d.h快速傅立葉變換快速傅立葉變換gsl_fft_complex.hgsl_fft_real.h常微分方

22、程常微分方程gsl_odeiv.h序列加速序列加速gsl_sum.h數(shù)值微分?jǐn)?shù)值微分gsl_deriv.hChebyshev近似近似gsl_chebyshev.h4113.1.5 函數(shù)庫配置舉例續(xù)表13-2 GSL函數(shù)庫目錄及對應(yīng)的頭文件函數(shù)庫名稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件函數(shù)庫名稱函數(shù)庫名稱頭文件頭文件插值插值gsl_interp.hgsl_spline.h小波轉(zhuǎn)換小波轉(zhuǎn)換gsl_wavelet.hgsl_wavelet2d.h離散離散Hankel變換變換gsl_dht.h一維求根一維求根gsl_roots.h一維最小化一維最小化gsl_min.h多維求根多維求根gsl_multiroots.h

23、多維最小化多維最小化gsl_multimin.h最小二乘擬合最小二乘擬合gsl_fit.h非線性最小二乘擬合非線性最小二乘擬合sl_multifit_nlin.h基礎(chǔ)樣條基礎(chǔ)樣條gsl_bspline.h蒙特卡洛積分蒙特卡洛積分gsl_monte_plain.hgsl_monte_miser.hgsl_monte_vegas物理常數(shù)物理常數(shù)gsl_const_mksa.hgsl_const_cgsm.hgsl_const_num.h模擬退火模擬退火gsl_siman.hIEEE浮點(diǎn)算法浮點(diǎn)算法gsl_ieee_utils.h4213.1.5 函數(shù)庫配置舉例在Windows操作系統(tǒng)上使用GSL，

24、首先需要從互聯(lián)網(wǎng)（/software/gsl/）上下載“GSL for Windows”版本，將下載文件解壓到臨時文件夾TEMP中；然后將TEMPBIN文件夾中的兩個動態(tài)鏈接庫libgsl.dll和libgslcblas.dll文件復(fù)制到Windows系統(tǒng)文件夾下，使用GSL的應(yīng)用程序運(yùn)行時需要這兩個文件。4313.1.5 函數(shù)庫配置舉例1在Code:Blocks環(huán)境下使用GSL由于GSL提供的是GCC形式的庫文件，而CodeBlocks環(huán)境默認(rèn)使用GCC編譯器，因此在CodeBlocks中可以直接使用GSL。使用前面的“復(fù)制文件法”，將TEMP下INCLUD

25、E和LIB文件夾分別復(fù)制到CodeBlocks的系統(tǒng)INCLUDE路徑和系統(tǒng)LIB路徑中，這兩個文件夾分別包含了GSL函數(shù)庫的頭文件和庫文件（以.a為擴(kuò)展名）。在程序源文件中包含相應(yīng)的GSL頭文件，在程序項(xiàng)目中添加連接庫libgsl.a和libgslcblas.a，應(yīng)用程序就能夠調(diào)用GSL函數(shù)。44【例13.1】 使用LU分解法求解如下線性方程組。13.1.5 函數(shù)庫配置舉例01230.18 0.60 0.57 0.961.00.41 0.24 0.99 0.582.00.14 0.30 0.97 0.663.00.51 0.13 0.19 0.854.0 xxxx 4513.1.5 函數(shù)庫配

26、置舉例例13.1 1 #include 2 #include /GSL線性代數(shù)函數(shù)線性代數(shù)函數(shù) 3 int main() 4 5 int s; 6 double A=0.18,0.60,0.57,0.96,0.41,0.24,0.99,0.58,0.14,0.30,0.97,0.66,0.51,0.13,0.19,0.85; 7 double B=1.0,2.0,3.0,4.0; 8 gsl_matrix_view m; 9 gsl_vector_view b; 10 gsl_vector *x; 11 gsl_permutation *p; 12 m=gsl_matrix_view_arra

27、y(A, 4, 4); /關(guān)聯(lián)矩陣視圖關(guān)聯(lián)矩陣視圖 13 b=gsl_vector_view_array(B, 4); /關(guān)聯(lián)向量視圖關(guān)聯(lián)向量視圖 14 x=gsl_vector_alloc(4); /建立求解向量空間建立求解向量空間4613.1.5 函數(shù)庫配置舉例例13.1 15 p=gsl_permutation_alloc(4); /分配臨時空間分配臨時空間 16 gsl_linalg_LU_decomp(&m.matrix, p, &s); /LU分解分解 17 gsl_linalg_LU_solve(&m.matrix,p,&b.vector,x); /方程求解方程求解 18 printf(x=n); 19 gsl_vector_fprintf(st