gcc/g++编译

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小编点评

**gcc 编译gcc 本节简介** gcc 编译器是一个跨平台的编译器,它可以支持多种编程语言,包括 C、C++、Java、Objective C、Pascal、COBOL 和 Mercury 语言。 **gcc 编译过程概述** gcc 编译过程包括以下四个阶段: 1. 预处理 2. 编译 3. 汇编 4. 连接 **预处理** 预处理阶段,gcc 读取 C 语言的头文件,并将它们合并到编译单元中。预处理完成后,gcc 生成预处理结果文件,即 test.i。 **编译** 编译阶段,gcc 使用预处理结果文件生成汇编代码。汇编代码包含机器代码,它将被编译器优化为机器可执行代码。 **汇编** 汇编阶段,gcc 使用 GAS 编译器将汇编代码转换为机器代码。 **连接** 连接阶段,gcc 将汇编代码与动态链接库连接起来。动态链接库包含运行时所需的代码,它们与程序共享内存。 **总结** gcc 编译过程涉及多个阶段,每个阶段都对于编译目标代码至关重要。了解 gcc 的编译过程可以帮助开发人员更好地理解和优化他们的代码编译效率。

正文

gcc/g++编译

gcc

本节来自「参考1」

简介

GCC 的意思也只是 GNU C Compiler 而已。经过了这么多年的发展,GCC 已经不仅仅能支持 C 语言,它现在还支持 Ada 语言、C++ 语言、Java 语言、Objective C 语言、Pascal 语言、COBOL语言,以及支持函数式编程和逻辑编程的 Mercury 语言等。

而 GCC 也不再单只是 GNU C 语言编译器的意思了,而是变成了 GNU Compiler Collection 也即是 GNU 编译器家族的意思了。另一方面,说到 GCC 对于操作系统平台及硬件平台支持,概括起来就是一句话:无所不在。

编译

示例:

//test.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

一行命令编译:

gcc test.c -o test

实质上,上述编译过程是分为四个阶段进行的:

  • 预处理(也称预编译,Preprocessing)
  • 编译(Compilation)
  • 汇编 (Assembly)
  • 连接(Linking)

预处理

gcc -E test.c -o test.i
# 或
gcc -E test.c
  • 可以输出test.i文件中存放着test.c经预处理之后的代码。预处理结果就是将stdio.h(头文件)文件中的内容插入到test.c中了。
  • gcc -E :可以让编译器在预处理后停止,并输出预处理结果,即直接在命令行窗口中输出预处理后的代码。

image-20230502110528683

编译

即将预处理后程序test.i编译为汇编程序test.s

gcc -S test.i -o test.s
  • gcc -S:表示在程序编译期间,在生成汇编代码后停止
  • -o:输出汇编代码文件

汇编

即将汇编程序test.s编译为目标文件test.o

gcc -c test.s -o test.o

连接

gcc连接器是gas提供的,负责将程序的目标文件与所需的所有附加的目标文件连接起来,最终生成可执行文件

附加的目标文件:静态连接库动态连接库

test.oC标准输入输出库进行连接,最终生成程序test

gcc test.o -o test

多文件编译

通常整个程序是由多个源文件组成的,相应地也就形成了多个编译单元,使用GCC能够很好地管理这些编译单元。

假设有一个由test1.ctest2.c两个源文件组成的程序,为了对它们进行编译,并最终生成可执行程序test,可以使用下面这条命令:

gcc test1.c test2.c -o test

如果同时处理的文件不止一个,GCC仍然会按照预处理、编译和链接的过程依次进行。如果深究起来,上面这条命令大致相当于依次执行如下三条命令:

gcc -c test1.c -o test1.o
gcc -c test2.c -o test2.o
gcc test1.o test2.o -o test

如果文件更多的话,考虑使用cmake或者make工具,具体「参考2」

检查

  • pedantic
gcc -pedantic illcode.c -o illcode

-pedantic:并不能保证被编译程序与ANSI/ISO C标准的完全兼容,它仅仅只能用来帮助Linux程序员离这个目标越来越近。

-pedantic选项能够帮助程序员发现一些不符合 ANSI/ISO C标准的代码,但不是全部,事实上只有ANSI/ISO C语言标准中要求进行编译器诊断的那些情况,才有可能被GCC发现并提出警告。

  • Wall
gcc -Wall illcode.c -o illcode

-Wall:能够使GCC产生尽可能多的警告信息。

  • Werror
gcc -Werror test.c -o test

-Werror:GCC会在所有产生警告的地方停止编译,迫使程序员对自己的代码进行修改

外部库连接

开发软件时,完全不使用第三方函数库的情况是比较少见的,通常来讲都需要借助许多函数库的支持才能够完成相应的功能。

从程序员的角度看,函数库实际上就是一些头文件(.h)库文件(so、或lib、dll)的集合。虽然Linux下的大多数函数都默认将头文件放到/usr/include/目录下,而库文件则放到/usr/lib/目录下;Windows所使用的库文件主要放在Visual Stido的目录下的include和lib,以及系统文件夹下。但也有的时候,我们要用的库不再这些目录下,所以GCC在编译时必须用自己的办法来查找所需要的头文件和库文件

例如程序test.c是在linux上使用c连接mysql,这个时候我们需要去mysql官网下载MySQL Connectors的C库,下载下来解压之后,有一个include文件夹,里面包含mysql connectors的头文件,还有一个lib文件夹,里面包含二进制so文件libmysqlclient.so,其中inclulde文件夹的路径是/usr/dev/mysql/include,lib文件夹是/usr/dev/mysql/lib

Linux下的库文件分为两大类分别是动态链接库(通常以.so结尾)静态链接库(通常以.a结尾),二者的区别仅在于程序执行时所需的代码是在运行时动态加载的,还是在编译时静态加载的

编译

编译test.c为目标文件:

gcc –c –I /usr/dev/mysql/include test.c –o test.o

链接

把所有目标文件链接成可执行文件:

gcc –L /usr/dev/mysql/lib –lmysqlclient test.o –o test

其中:

  • gcc -l(小写L):表示指定具体的库
  • gcc -I(大写i):添加自定义的头文件路径
  • gcc -L(大写L):添加自定义的库文件路径

下面以GMP为例:

GMP库已经编译安装完成,头文件在(/usr/local/include),库文件在(/usr/local/lib)

程序:

#include <stdio.h> 
#include <gmp.h>

void foo(mpz_t result, const mpz_t param, unsigned long n)
{
    unsigned long i;
    mpz_mul_ui(result, param, n);
    for (i = 1; i < n; i++)
        mpz_add_ui(result, result, i * 7);
}
int main(void)
{
    mpz_t r, n;
    mpz_init(r);
    mpz_init_set_str(n, "123456", 0);
    foo(r, n, 20L);
    gmp_printf("%Zd\n", r);
    return 0;
}

编译链接:

gcc test1.c -o test1 -lgmp

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强制使用静态库

默认情况下, GCC在链接时优先使用动态链接库,只有当动态链接库不存在时才考虑使用静态链接库,如果需要的话可以在编译时加上-static选项,强制使用静态链接库。

例如:在/usr/dev/mysql/lib目录下有链接时所需要的库文件libmysqlclient.solibmysqlclient.a,让GCC在链接时只用到静态链接库:

gcc –L /usr/dev/mysql/lib –static –lmysqlclient test.o –o test

静态库链接时搜索路径顺序:

  1. 先去找GCC命令中的参数-L
  2. 再找gcc的环境变量LIBRARY_PATH
  3. 再找内定目录 /lib/usr/lib/usr/local/lib/usr/local/lib64

动态链接时、执行时搜索路径顺序:

  1. 编译目标代码时指定的动态库搜索路径
  2. 环境变量LD_LIBRARY_PATH指定的动态库搜索路径
  3. 配置文件/etc/ld.so.conf中指定的动态库搜索路径
  4. 默认的动态库搜索路径/lib
  5. 默认的动态库搜索路径/usr/lib

有关环境变量:

  1. LIBRARY_PATH:指定程序静态链接库文件搜索路径
  2. LD_LIBRARY_PATH:指定程序动态链接库文件搜索路径

参考

  1. Linux GCC常用命令
  2. make学习

与gcc/g++编译相似的内容:

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