gcc/g++编译

Posted 2023-05-02 Pam

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。

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：静态连接库和动态连接库

将test.o与Ｃ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.c和test2.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）和库文件（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）和静态链接库（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

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.so和libmysqlclient.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等

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

gcc/g++ 实战之编译过程

gcc和g++分别是GNU(一个开源组织）的c&c++编译器

 

对于.c后缀的文件，gcc把它当做是C程序，g++当做是C++程序；对于.cpp后缀的文件，gcc和g++都会当做c++程序。gcc可以根据后缀名为.c或.cpp分别按c程序和c++程序来编译，但是g++无论是.c或.cpp都统一按c++程序来编译。

 

编译阶段，g++会调用gcc，链接阶段通常会用g++来完成，g++在编译的过程中，其实是调用gcc按照c++程序来编译的。即编译工作最终都是由gcc来完成的。这是因为gcc命令不能自动和c++程序使用的库连接。而g++则会自动调用链接的c++库。

gcc可以用来编译c++但是它不会自动调用链接的c++库，你需要自己手动链接，使用如下命令：

gcc main.cpp -lstdc++

注：main.cpp -lstdc++ 位置不能换，换了位置笔者编译出现了 main.cpp:(.text+0x2d):undefined reference to`std::cout\' 等一系列的错误

gcc/g++在执行编译工作的时候，分为以下四个过程：

1.预处理，生成.i的文件
2.将预处理后的文件转换成汇编语言，生成.s文件
3.汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件
4.连接目标代码,生成可执行程序

下面用个小例子说明这四个过程：

 //建个main.cpp

//This is the test code
 #include <iostream>

 using namespace std;  

 #define pi 3.14
 static int t = 1; 

 int main()
 {
  　　cout<<"Hello World: The t+pi is "<<t+pi<<endl;
  　　return 0;
  } 

 

 

（1）预处理阶段

g++ -E main.cpp > main.i 

 

预处理后的文件 linux下以.i为后缀名，这个过程只激活预处理，不生成文件,因此你需要把它重定向到一个输出文件里 。

 

这一步的功能：

宏的替换，还有注释的消除，还有找到相关的库文件，将#include文件的全部内容插入。若用<>括起文件则在系统的INCLUDE目录中寻找文件，若用" "括起文件则在当前目录中寻找文件。

用编辑器打开main.i会发现有很多很多代码，你只需要看最后部分就会发现，预处理做了宏的替换，还有注释的消除，可以理解为无关代码的清除。

 

cat main.i

 

下面是main.i文件的最后部分，可以看见宏的替换和注释的消除。

 

 

（2）将预处理后的文件转换成汇编语言,生成.s文件

g++ -S main.cpp

这一步的功能：

生成main.s文件，.s文件表示是汇编文件，用编辑器打开就都是汇编指令。

cat main.s

 

下面是main.s文件的一部分：

 

（3）汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件

 

g++ -c main.cpp 

 

这一步的功能：

.o是gcc生成的目标文件，用编辑器打开就都是二进制机器码。

 

 

cat main.o

 

 

下面是main.o文件的一部分:

 

（4）连接目标代码，生成可执行程序

g++ main.o -o main //生成的可执行程序名为main ，如果执行命令 g++ main.o  这样默认生成a.out，也就是main与a.out是一个只是名字不同而已

 

下面是main文件的一部分:

 

 

 

ls

 

./main

 

 

在成功编译之后，就进入了链接阶段。在这里涉及到一个重要的概念：函数库(可以这么理解就是不带main（）函数的.cpp生成的)。

读者可以重新查看这个小程序，在这个程序中并没有定义”cout”的函数(准确说cout不是函数，cout却很独特：既不是函数，似乎也不是C++特别规定出来的像if，for一类有特殊语法的“语句”，其实说到底还是函数调用，不过这函数有些特殊，用的是运算符重载，确切地说是重载了“<<”运算符。这里如果用pritf()函数说明会更好，暂且当做函数理解吧）实现，且在预编译中包含进的”iostream”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实现”cout”函数的呢？系统把这些函数实现都被做到名为stdc++的库文件中去了，在没有特别指定时，g++会到系统默认的搜索路径”/usr/lib”下进行查找，也就是链接到stdc++库函数中去，这样就能实现函数”cout”了，而这也就是链接的作用。

函数库一般分为静态库和动态库两种。

下一篇将具体介绍。