gcc相关运行原理及linux系统下opencv使用
一、任务要求
一. 学习并掌握可执行程序的编译、组装过程。学习任务如下：
1）阅读、理解和学习材料“用gcc生成静态库和动态库.pdf”和“静态库.a与.so库文件的生成与使用.pdf”，请在Linux系统(Ubuntu)下如实仿做一遍。
2）在第一次作业的程序代码基础进行改编，除了x2x函数之外，再扩展写一个x2y函数（功能自定），main函数代码将调用x2x和x2y ；将这3个函数分别写成单独的3个 .c文件，并用gcc分别编译为3个.o 目标文件；将x2x、x2y目标文件用 ar工具生成1个 .a 静态库文件, 然后用 gcc将 main函数的目标文件与此静态库文件进行链接，生成最终的可执行程序，记录文件的大小。
3）将x2x、x2y目标文件用 ar工具生成1个 .so 动态库文件, 然后用 gcc将 main函数的目标文件与此动态库文件进行链接，生成最终的可执行程序，记录文件的大小，并与之前做对比。
二. Gcc不是一个人在战斗。请说明gcc编译工具集中各软件的用途，了解EFF文件格式。学习任务如下：阅读、理解和学习材料“Linux GCC常用命令.pdf”和“GCC编译器背后的故事.pdf”，如实仿做一遍。
三. （综合实践）每一个程序背后都站着一堆优秀的代码库。通过学习opencv图像库编程，了解如何借助第三方库函数完成一个综合程序设计。“学了opencv，妈妈再不担忧你不会图像编程啦！”。 在Ubuntu16/18系统下练习编译、安装著名的C/C++图像处理开源软件库 Opencv3.x （过程多，耗时长，需要耐心和细心）。安装成功后：
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编写一个打开图片进行特效显示的代码 test1.cpp（见opencv编程参考资料 ）； 注意gcc编译命令: gcc test1.cpp -o test1
pkg-config --cflags --libs opencv1）请解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的？ 2）改用make+makefile方式编译 上述程序（用变量命名格式写makefile文件，并包括 clean选项) -
练习使用opencv库编写打开摄像头压缩视频的程序。参考示例代码1和示例代码2。并回答：1）如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问示例代码1第7行代码如何修改？2）在示例代码1第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？3）示例代码1代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？ 3. 掌握git使用方法，在gitee/github网站创建自己的账号和仓库，将以上作业代码分类上传到仓库中。
二、实验过程
2.1学习并掌握可执行程序的编译、组装过程
2.1.1gcc生成可执行的动态静态库
A:创建hello.h、hello.c 和 main.c文件
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19程序 1: hello.h #ifndef HELLO_H #define HELLO_H void hello(const char *name); #endif //HELLO_H 程序 2: hello.c #include <stdio.h> void hello(const char *name) { printf("Hello %s!n", name); } 程序 3: main.c #include "hello.h" int main() { hello("everyone"); return 0; }
**B:**第 2 步：将 hello.c 编译成 .o文件
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2gcc -c hello.c
可以很清晰的看到生成了一个hello.o的文件
C:第 3 步：由.o 文件创建静态库
创建静态库用 ar 命令。在系统提示符下键入以下命令将创建静态库文件 libmyhello.a
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2ar -crv libmyhello.a hello.o
可以很清晰的看到生成了.a的文件
D:第 4 步，程序中使用静态库
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2gcc -o main main.c libmyhello.a
得到结果：
E:第 5 步：.s文件的建立
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3gcc -c -fpic hello.c gcc -shared *.o -o libsofile.s
得到了.s的文件，如图：
F：第6步，程序使用动态库
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3gcc -o hello main.c libsofile.so ./hello
出现报错，报错原因./hello: error while loading shared libraries: libmyhello.so: cannot open shar ed object file: No such file or director
解决方案：是找不到动态库文件 libmyhello.so。程序在运行时， 会在/usr/lib 和/lib 等目录中查找需要的动态库文件。若找到，则载入动态库，否则将提 示类似上述错误而终止程序运行。我们将文件 libmyhello.so 复制到目录
/user/lib中即可
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3mv libsofile.so /user/lib idconfig
最终结果：
2.1.2生成静态和动态文件并进行链接
A:创建sub1.h、sub2.h、main.c、sub1.c、sub2.c文件：
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6vi main.c vi sub1.h vi sub2.h vi sub1.c vi sub2.c
对应的文件内容如下：
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40sub1.h: #include<stdio.h> int add(int a,int b); sub2.h: #include<stdio.h> int minux(int a,int b); sub1.c: #include"sub1.h" int add(int a,int b){ return a+b; } sub2.c: #include"sub1.h" int minus(int a,int b){ return a-b; } main.c: #include<stdio.h> #include"sub1.h" #include"sub2.h" int main() { int a =1,b =2; int c = add(a,b); int d = minus(a,b); printf("%dn",c); printf("%d",d); return 0; }
B：静态库.a文件的使用
首先生成.o文件，指令如下：
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2gcc -c sub1.c sub2.c
之后生成静态库的.a文件，指令如下：
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2ar crv libafile.a sub1.o sub2.o
这样就生成了一个.a文件，如图：
使用.a文件创建可执行程序并执行
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3gcc -o main main.c libafile.a ./main
最终结果为3、-1结果完全正确。
使用size记录文件大小
C:动态库.so文件使用
首先生成目标文件：
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2gcc -c -fpic sub1.c sub2.c
生成共享库.so 文件 ：
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2gcc -shared *.o -o libsofile.so
使用.so 库文件，创建可执行程序 ：
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3gcc -o test main.c libsofile.so ./test
出现报错：
./test: error while loading shared libraries: libsofile.so: cannot open shared object file: No such file or director
出现这个的原因是由于 linux 自身系统设定的相应的设置的原因，即其只在/lib and /usr/lib 下搜索对应 的.so 文件，故需将对应 so 文件拷贝到对应的路径就行了
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2sudo cp libsofile.so /user/lib
再次执行./test，即可成功运行。
使用size查看可执行文件的大小：
上述.a和.so生成的文件有着细微的差别，但并没有很大的差距
2.2Gcc不是一个人在战斗。请说明gcc编译工具集中各软件的用途
（1）centos环境下安装gcc
要编译c语言程序，就必须要在linux系统下安装gcc，安装指令如下：
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2yum install gcc
(2)创建main.c文件并进行gcc操作的步骤
A:创建main.c文件，使用vi创建main.c文件
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2vi main.c
main.c文件内容如下：
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8#include <stdio.h> //此程序很简单，仅仅打印一个 Hello World 的字符串。 int main(void) { printf("Hello World! n"); return 0; }
B:预处理过程：
预处理过程会将mian.c转化为main.i文件，对应的指令如下：
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2gcc -E main.c -o main.i
我们可以打开main.i文件查看情况：
预处理过程做的事情如下：
(1) 将所有的#define 删除，并且展开所有的宏定义，并且处理所有的条件预编 译指令，比如#if #ifdef #elif #else #endif 等。
(2) 处理#include 预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令的位置。
(3) 删除所有注释“//”和“/* */”。
(4) 添加行号和文件标识，以便编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号。
(5) 保留所有的#pragma 编译器指令，后续编译过程需要使用它们
C：编译过程：
编译过程就是对预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及 优化后生成相应的汇编代码。
编译过程会将我们处理的mian.c文件得到的main.i文件做进一步的处理，得到main.s的文件：
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2gcc -S main.i -o main.s
打开main.s文件查看内容：
main.s部分内容如图
D:汇编：汇编过程调用对汇编代码进行处理，生成处理器能识别的指令，保存在后缀为.o 的目标文件中。由于每一个汇编语句几乎都对应一条处理器指令，因此，汇编相 对于编译过程比较简单，通过调用 Binutils 中的汇编器 as 根据汇编指令和处理 器指令的对照表一一翻译即可
汇编可以将main.s的文件转化为main.o的文,指令如下：
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2gcc -c main.s -o main.o -v
E：动态链接和静态链接：
(1) 静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行 文件会比较大。链接器将函数的代码从其所在地（不同的目标文件或静态链 接库中）拷贝到最终的可执行程序中。为创建可执行文件，链接器必须要完 成的主要任务是：符号解析（把目标文件中符号的定义和引用联系起来）和 重定位（把符号定义和内存地址对应起来然后修改所有对符号的引用）。
(2) 动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统 中把相应动态库加载到内存中去
执行动态链接指令如下：
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2gcc main.c -o main
生成的main的可执行文件，我们可以使用size查看动态链接的大小：
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2size main
对应的结果截图如图所示：
ldd可以查看连接了多少其他的动态库：
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2ldd main
对应的结果如下：
执行生成静态链接的执行如下：
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2gcc -static main.c -o main
使用size指令查看大小：
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2size main
对应的结果如下所示：
我门可以看到静态链接的大小要远远大于动态链接生成的大小
我们使用ldd指令看是否链接 了动态库：
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2ldd main
说明没有链接动态库
F：分析ELF的文件
ELF 文件格式如下图所示，位于 ELF Header 和 Section Header Table 之间的都 是段（Section）。一个典型的 ELF 文件包含下面几个段： .text：已编译程序的指令代码段。 .rodata：ro 代表 read only，即只读数据（譬如常数 const）。 .data：已初始化的 C 程序全局变量和静态局部变量。 .bss：未初始化的 C 程序全局变量和静态局部变量。 .debug：调试符号表，调试器用此段的信息帮助调试 ：
可以使用 readelf -S 查看其各个 section 的信息：
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2readelf -S main
反编译：由于 ELF 文件无法被当做普通文本文件打开，如果希望直接查看一个 ELF 文件包 含的指令和数据，需要使用反汇编的方法。 使用 objdump -D 对其进行反汇编如：
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2objdump -D main
使用 objdump -S 将其反汇编并且将其 C 语言源代码混合显示 :
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3gcc -o main -g main.c objdump -S main
2.3Linux系统下opencv图像编程
2.3.1编写一个打开图片进行特效显示的代码 test.cpp
首先创建test.cpp文件内容：
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36#include <opencv2/highgui.hpp> #include <opencv2/opencv.hpp> using namespace cv; using namespace std; int main(int argc, char** argv) { CvPoint center; double scale = -3; IplImage* image = cvLoadImage("lena.jpg"); argc == 2? cvLoadImage(argv[1]) : 0; cvShowImage("Image", image); if (!image) return -1; center = cvPoint(image->width / 2, image->height / 2); for (int i = 0;i<image->height;i++) for (int j = 0;j<image->width;j++) { double dx = (double)(j - center.x) / center.x; double dy = (double)(i - center.y) / center.y; double weight = exp((dx*dx + dy*dy)*scale); uchar* ptr = &CV_IMAGE_ELEM(image, uchar, i, j * 3); ptr[0] = cvRound(ptr[0] * weight); ptr[1] = cvRound(ptr[1] * weight); ptr[2] = cvRound(ptr[2] * weight); } Mat src;Mat dst; src = cvarrToMat(image); cv::imwrite("test.png", src); cvNamedWindow("test",1); imshow("test", src); cvWaitKey(); return 0; }
使用指令编译并显示：
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3g++ test1.cpp -o test1 `pkg-config --cflags --libs opencv` ./test1
结果如下报错：
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2error: (-2:Unspecified error) Can't initialize GTK backend in function 'cvInitSystem
发生报错的原因是因为我这里使用的是远程主机进行的连接，使用的是root用户的权限进行操作，而我的主机此时也正在使用root用户，导致的报错。
解决办法更换远程连接用户即可，使得两边用户不一致即可解决问题。
运行结果如图所示：
问：注意gcc编译命令: gcc test1.cpp -o test1 pkg-config --cflags --libs opencv 请解释这条编译命令，它是如何获得opencv头文件、链接lib库文件的路径的
答：pck-config a. 检查库的版本号。如果所需要的库的版本不满足要求，它会打印出错误信息，避免链接错误版本的库文件。b. 获得编译预处理参数，如宏定义，头文件的位置。c. 获得链接参数，如库及依赖的其它库的位置，文件名及其它一些连接参数。d. 自动加入所依赖的其它库的设置。在该文件夹里面有个opencv.pc的文件，其实这就是pkg-config下OpenCV的配置文件。选项–cflags 它是用来指定程序在编译时所需要头文件所在的目录,选项 --libs则是指定程序在链接时所需要的动态链接库的目录。
2.3.1练习使用opencv库编写打开摄像头压缩视频的程序。
要编译此段代码，首先需要打开虚拟机的摄像头才能进行操作，否则就会发生报错，导致无法运行。
我这里使用的是workstation15.5的版本，具体版本操作近乎一致。
按照图中的顺序将在状态栏中显示勾上即可
使用vim工具编写代码，代码如下：
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64#include<iostream> #include <opencv2/opencv.hpp> #include<opencv2/core/core.hpp> #include<opencv2/highgui/highgui.hpp> using namespace cv; using namespace std; void main() { //打开电脑摄像头 VideoCapture cap(0); if (!cap.isOpened()) { cout << "error" << endl; waitKey(0); return; } //获得cap的分辨率 int w = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_WIDTH)); int h = static_cast<int>(cap.get(CV_CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)); Size videoSize(w, h); VideoWriter writer("RecordVideo.avi", CV_FOURCC('M', 'J', 'P', 'G'), 25, videoSize); Mat frame; int key;//记录键盘按键 char startOrStop = 1;//0 开始录制视频； 1 结束录制视频 char flag = 0;//正在录制标志 0-不在录制； 1-正在录制 while (1) { cap >> frame; key = waitKey(100); if (key == 32)//按下空格开始录制、暂停录制 可以来回切换 { startOrStop = 1 - startOrStop; if (startOrStop == 0) { flag = 1; } } if (key == 27)//按下ESC退出整个程序，保存视频文件到磁盘 { break; } if (startOrStop == 0 && flag==1) { writer << frame; cout << "recording" << endl; } else if (startOrStop == 1) { flag = 0; cout << "end recording" << endl; } imshow("picture", frame); } cap.release(); writer.release(); destroyAllWindows(); }
结果会生成一个avi的视频文件，使用指令编译并运行这个文件：
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3g++ test3.cpp -o test3 `pkg-config --cflags --libs opencv` ./test3
我们可以查看当前下是否存在对应的avi文件
确实存在，说明成功。
问：1）如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问第7行代码如何修改？
2）在第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？
3）此代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？
答：1）播放视频问津只需将代码中VideoCapture cap(0）中的0更改为播放的路径即可
2）在这个代码中Mat是一个类。由两部分数据组成：矩阵头（包括矩阵尺寸、存储方法、存储地址等信息）和一个指向所有像素值的矩阵（根据所选存储方法不同，矩阵可以是不同的维数）的指针。
waitkey是图像的播放时间，如果不使用，图片无法进行展现
3）使用if (key == 27)break;使用这个语句当我们按下esc的使用，按下esc就可以退出程序了。当然其中也可以将27改为其他的数字，只需按下键盘对应的键就可以退出
config --cflags --libs opencv`
./test3
我们可以查看当前下是否存在对应的avi文件
确实存在，说明成功。
问：1）如果要求打开你硬盘上一个视频文件来播放，请问第7行代码如何修改？
2）在第9行的while循环中，Mat是一个什么数据结构？ 为什么一定要加一句waitKey延时代码，删除它行不行？
3）此代码会在while循环中一直运行，你如果试图用鼠标关闭图像显示窗口，会发现始终关不掉。需要用键盘Ctrl+C 强制中断程序，非常不友好。如何改进？
答：1）播放视频问津只需将代码中VideoCapture cap(0）中的0更改为播放的路径即可
2）在这个代码中Mat是一个类。由两部分数据组成：矩阵头（包括矩阵尺寸、存储方法、存储地址等信息）和一个指向所有像素值的矩阵（根据所选存储方法不同，矩阵可以是不同的维数）的指针。
waitkey是图像的播放时间，如果不使用，图片无法进行展现
3）使用if (key == 27)break;使用这个语句当我们按下esc的使用，按下esc就可以退出程序了。当然其中也可以将27改为其他的数字，只需按下键盘对应的键就可以退出
三、相关总结
这次的实验对我来说难度还是比较大的，特别是安装虚拟机环境和opencv的环境下。一开始使用的centos系统一堆报错，无法运行。中途更换了ubuntu系统，才完成实验。下载opencv及运行时也出过各种各样的错误，但是在最终花了许多时间也还是解决了问题。总的来说虽然这次难度对我来说比较大，但是也还是给我带来了许多收获，如果发现文章如有不正，还望各位纠错。
最后
以上就是缓慢小天鹅最近收集整理的关于gcc相关运行原理及linux系统下opencv使用gcc相关运行原理及linux系统下opencv使用的全部内容，更多相关gcc相关运行原理及linux系统下opencv使用gcc相关运行原理及linux系统下opencv使用内容请搜索靠谱客的其他文章。
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