gcc/g++编译（生动形象，从最容易入手的hello world解释了库的概念）

Posted 2020-09-28 朝闻道

1. gcc/g++在执行编译工作的时候，总共需要4步

(1).预处理,生成.i的文件[预处理器cpp] 
(2).将预处理后的文件不转换成汇编语言,生成文件.s[编译器egcs] 
(3).有汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件[汇编器as] 
(4).连接目标代码,生成可执行程序[链接器ld]

[参数详解] 
-x language filename 
　   设定文件所使用的语言,使后缀名无效,对以后的多个有效.也就是根据约定C语言的后缀名称是.c的，而C++的后缀名是.C或者.cpp,如果你很个性，决定你的C代码文件的后缀名是.pig 哈哈，那你就要用这参数,这个参数对他后面的文件名都起作用，除非到了下一个参数的使用。可以使用的参数吗有下面的这些 :
　　　　 `c\', `objective-c\', `c-header\', `c++\', `cpp-output\', 
　　　　 `assembler\', and `assembler-with-cpp\'. 
　　 看到英文，应该可以理解的。例子用法: gcc -x c hello.pig 
-x none filename 
　　关掉上一个选项，也就是让gcc根据文件名后缀，自动识别文件类型. 例子用法: gcc -x c hello.pig -x none hello2.c 
-c 
　　只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件.例子用法: gcc -c hello.c (他将生成.o的obj文件)

-S 
　　只激活预处理和编译，就是指把文件编译成为汇编代码。例子用法: gcc -S hello.c (他将生成.s的汇编代码，你可以用文本编辑器察看 )

-E 
　　只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面.例子用法: gcc -E hello.c > pianoapan.txt 
　　gcc -E hello.c | more (慢慢看吧,一个hello word 也要与处理成800行的代码 )

-o 
　　制定目标名称,缺省的时候,gcc 编译出来的文件是a.out,很难听,如果你和我有同感，改掉它,哈哈 .例子用法 :
　　gcc -o hello.exe hello.c (哦,windows用习惯了) 
　　gcc -o hello.asm -S hello.c

-pipe 
　　使用管道代替编译中临时文件,在使用非gnu汇编工具的时候,可能有些问题.　例子用法 :gcc -pipe -o hello.exe hello.c

-ansi 
　　关闭gnu c中与ansi c不兼容的特性,激活ansi c的专有特性(包括禁止一些asm inline typeof关键字,以及UNIX,vax等预处理宏.)

-fno-asm 
　　此选项实现ansi选项的功能的一部分，它禁止将asm,inline和typeof用作关键字。　　　　 
-fno-strict-prototype 
　　只对g++起作用,使用这个选项,g++将对不带参数的函数,都认为是没有显式的对参数的个数和类型说明,而不是没有参数. 
　　而gcc无论是否使用这个参数,都将对没有带参数的函数,认为城没有显式说明的类型 
-fthis-is-varialble 
　　就是向传统c++看齐,可以使用this当一般变量使用. 
-fcond-mismatch 
　　允许条件表达式的第二和第三参数类型不匹配,表达式的值将为void类型 
-funsigned-char 
-fno-signed-char 
-fsigned-char 
-fno-unsigned-char 
   　这四个参数是对char类型进行设置,决定将char类型设置成unsigned char(前两个参数)或者 signed char(后两个参数) 
-include file 
　　包含某个代码,简单来说,就是便以某个文件,需要另一个文件的时候,就可以用它设定,功能就相当于在代码中使用#include<filename> 
　　例子用法: gcc hello.c -include /root/pianopan.h 
-imacros file 
　　将file文件的宏,扩展到gcc/g++的输入文件,宏定义本身并不出现在输入文件中-Dmacro .相当于C语言中的#define macro 
-Dmacro=defn 
　　相当于C语言中的#define macro=defn 
-Umacro 
　　相当于C语言中的#undef macro

-undef 
　　取消对任何非标准宏的定义 
-Idir 
　　在你是用#include"file"的时候,gcc/g++会先在当前目录查找你所制定的头文件,如果没有找到,他回到缺省的头文件目录找,如果使用-I制定了目录,他回先在你所制定的目录查找,然后再按常规的顺序去找. 对于#include<file>,gcc/g++会到-I制定的目录查找,查找不到,然后将到系统的缺省的头文件目录查找 .
-I- 
　　就是取消前一个参数的功能,所以一般在-Idir之后使用  
-idirafter dir 
　　在-I的目录里面查找失败,讲到这个目录里面查找.　 
-iprefix prefix 
-iwithprefix dir 
　　一般一起使用,当-I的目录查找失败,会到prefix+dir下查找　　 
-nostdinc 
　　使编译器不再系统缺省的头文件目录里面找头文件,一般和-I联合使用,明确限定头文件的位置　 
-nostdin C++ 
　　规定不在g++指定的标准路经中搜索,但仍在其他路径中搜索,.此选项在创建libg++库使用　　 
-C 
　　在预处理的时候,不删除注释信息,一般和-E使用,有时候分析程序，用这个很方便的.
-M 
　　生成文件关联的信息。包含目标文件所依赖的所有源代码.你可以用gcc -M hello.c来测试一下，很简单。 　 
-MM 
　　和上面的那个一样，但是它将忽略由#include<file>造成的依赖关系。  
-MD 
　　和-M相同，但是输出将导入到.d的文件里面  
-MMD 
　　和-MM相同，但是输出将导入到.d的文件里面  
-Wa,option 
　　此选项传递option给汇编程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会汇编程序  
-Wl.option 
　　此选项传递option给连接程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会连接程序.

-llibrary 
　　制定编译的时候使用的库.例子用法 : gcc -lcurses hello.c (使用ncurses库编译程序 )
-Ldir 
　　制定编译的时候，搜索库的路径。比如你自己的库，可以用它制定目录，不然编译器将只在标准库的目录找。这个dir就是目录的名称。  
-O0 
-O1 
-O2 
-O3 
　　编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高　　  
-g 
　　只是编译器，在编译的时候，产生条是信息。  
-gstabs 
　　此选项以stabs格式声称调试信息,但是不包括gdb调试信息.  
-gstabs+ 
　　此选项以stabs格式声称调试信息,并且包含仅供gdb使用的额外调试信息.  
-ggdb 
　　此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息. 
-static 
　　此选项将禁止使用动态库，所以，编译出来的东西，一般都很大，也不需要什么动态连接库，就可以运行. 
-share 
　　此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库. 
-traditional 
　　试图让编译器支持传统的C语言特性

2. 源文件为main.c, x.c, y.c, z.c,头文件为x.h,y.h,z.h, 如何编译成.so动态库？

# 声称动代连接库，假设名称为libtest.so
gcc x.c y.c z.c -fPIC -shared -o libtest.so

# 将main.c和动态连接库进行连接生成可执行文件
gcc main.c -L. -ltest -o main

# 输出LD_LIBRARY_PATH环境变量，一边动态库装载器能够找到需要的动态库
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

# 测试是否动态连接，如果列出libtest.so，那么应该是连接正常了
ldd main

说明：

(1) -fPIC：表示编译为位置独立的代码，不用此选项的话编译后的代码是位置相关的所以动态载入时是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的。

(2) -L.：表示要连接的库在当前目录中

(3) -ltest：编译器查找动态连接库时有隐含的命名规则，即在给出的名字前面加上lib，后面加上.so来确定库的名称

(4) LD_LIBRARY_PATH：这个环境变量指示动态连接器可以装载动态库的路径。
    当然如果有root权限的话，可以修改/etc/ld.so.conf文件，然后调用/sbin/ldconfig来达到同样的目的，不过如果没有root权限，那么只能采用输出LD_LIBRARY_PATH的方法了。

3. Linux下如何用GCC编译动态库

本文主要解决以下几个问题

1) 为什么要使用库？

2) 库的分类

3) 创建自己的库

    或许大家对自己初学 Linux时的情形仍记忆尤新吧。如果没有一个能较好的解决依赖关系的包管理器，在Linux下安装软件将是一件及其痛苦的工作。你装a包时，可能会提示你要先装b包，当你费尽心力找到b包时，可能又会提示你要先安装c包。我就曾被这样的事搞的焦头烂额，至今一提起rpm仍心有余悸，头皮发麻。说是一朝被蛇咬，十年怕井绳怕也不为过。

    Linux下之所以有这许多的依赖关系，其中一个开发原则真是功不可没。这个原则就是：尽量不重复做别人已经做过的事。换句话说就是尽量充分利用别人的劳动成果。

这就涉及到如何有效的进行代码复用。

(1) 为什么要使用库？

    关于代码复用的途径，一般有两种。这是最没有技术含量的一种方案。如果代码小，则工作量还可以忍受，如果代码很庞大，则此法不可取。即便有人原意这样做，但谁又能保证所有的代码都可得到呢？而库的出现很好的解决了这个问题。库，是一种封装机制，简单说把所有的源代码编译成目标代码后打成的包。那么用户怎么能知道这个库提供什么样的接口呢？难道要用nm等工具逐个扫描？不用担心，库的开发者早以把一切都做好了。除了包含目标代码的库外，www.Linuxidc.com一般还会提供一系列的头文件，头文件中就包含了库的接口。为了让方便用户，再加上一个使用说明就差不多完美了。

(2) 库的分类

(2.1) 库的分类

    根据链接时期的不同，库又有静态库和动态库之分。静态库是在链接阶段被链接的（好像是废话，但事实就是这样），所以生成的可执行文件就不受库的影响了，即使库被删除了，程序依然可以成功运行。有别于静态库，动态库的链接是在程序执行的时候被链接的。所以，即使程序编译完，库仍须保留在系统上，以供程序运行时调用。（TODO：链接动态库时链接阶段到底做了什么）

(2.2) 静态库和动态库的比较

    链接静态库其实从某种意义上来说也是一种粘贴复制，只不过它操作的对象是目标代码而不是源码而已。因为静态库被链接后库就直接嵌入可执行文件中了，这样就带来了两个问题。首先就是系统空间被浪费了。这是显而易见的，想象一下，如果多个程序链接了同一个库，则每一个生成的可执行文件就都会有一个库的副本，必然会浪费系统空间。再者，人非圣贤，即使是精心调试的库，也难免会有错。一旦发现了库中有bug，挽救起来就比较麻烦了。必须一一把链接该库的程序找出来，然后重新编译。而动态库的出现正弥补了静态库的以上弊端。因为动态库是在程序运行时被链接的，所以磁盘上只须保留一份副本，因此节约了磁盘空间。如果发现了bug或要升级也很简单，只要用新的库把原来的替换掉就行了。那么，是不是静态库就一无是处了呢？答曰：非也非也。不是有句话么：存在即是合理。静态库既然没有湮没在滔滔的历史长河中，就必然有它的用武之地。想象一下这样的情况：如果你用libpcap库编了一个程序，要给被人运行，而他的系统上没有装pcap库，该怎么解决呢？最简单的办法就是编译该程序时把所有要链接的库都链接它们的静态库，这样，就可以在别人的系统上直接运行该程序了。

    所谓有得必有失，正因为动态库在程序运行时被链接，故程序的运行速度和链接静态库的版本相比必然会打折扣。然而瑕不掩瑜，动态库的不足相对于它带来的好处在现今硬件下简直是微不足道的，所以链接程序在链接时一般是优先链接动态库的，除非用-static参数指定链接静态库。

(2.3) 如何判断一个程序有没有链接动态库? 答案是用file实用程序。

    file程序是用来判断文件类型的，在file命令下，所有文件都会原形毕露的。顺便说一个技巧。有时在 windows下用浏览器下载tar.gz或tar.bz2文件，后缀名会变成奇怪的tar.tar，到Linux有些新手就不知怎么解压了。但 Linux下的文件类型并不受文件后缀名的影响，所以我们可以先用命令file xxx.tar.tar看一下文件类型，然后用tar加适当的参数解压。

     另外，还可以借助程序ldd实用程序来判断。ldd是用来打印目标程序（由命令行参数指定）所链接的所有动态库的信息的，如果目标程序没有链接动态库，则打印“not a dynamic executable”，ldd的用法请参考manpage。

(3) 创建自己的库

(3.1) 创建动态库

    创建文件hello.c，内容如下：

#include

void hello(void)

{

printf("Hello World\\n");

}

    用命令gcc -shared hello.c -o libhello.so编译为动态库。可以看到，当前目录下多了一个文件libhello.so。

[leo@leo test]$ file libhello.so

libhello.so: ELF 32-bit LSB shared object, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped

    看到了吧，文件类型是shared object了。再编辑一个测试文件test.c，内容如下：

int main()

{

hello();

return 0;

}

    这下可以编译了：）

[leo@leo test]$ gcc test.c

/tmp/ccm7w6Mn.o: In function `main\':

test.c:(.text+0x1d): undefined reference to `hello\'

collect2: ld returned 1 exit status

    链接时gcc找不到hello函数，编译失败:(。原因是hello在我们自己创建的库中，如果gcc能找到那才教见鬼呢！ok，再接再厉。

[leo@leo test]$ gcc test.c -lhello

/usr/lib/gcc/i686-pc-Linux-gnu/4.0.0/http://www.cnblogs.com/http://www.cnblogs.com/i686-pc-Linux-gnu/bin/ld: cannot find -lhello

collect2: ld returned 1 exit status

[leo@leo test]$ gcc test.c -lhello -L.

[leo@leo test]$

    第一次编译直接编译，gcc默认会链接标准c库，但符号名hello解析不出来，故连接阶段通不过了。现在用gcc test.c -lhello -L.已经编译成功了，默认输出为a.out。现在来试着运行一下：

[leo@leo test]$ ./a.out

./a.out: error while loading shared libraries: libhello.so: cannot open shared object file: No such file or directory

咦，怎么回事？原来虽然链接时链接器（dynamic linker）找到了动态库libhello.so，但动态加载器(dynamic loader， 一般是/lib/ld-Linux.so.2)却没找到。再来看看ldd的输出：

[leo@leo test]$ ldd a.out

Linux-gate.so.1 => (0xffffe000)

libhello.so => not found

libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40034000)

/lib/ld-Linux.so.2 (0x40000000)

    果然如此，看到没有，libhello.so => not found。Linux为我们提供了两种解决方法：

1).可以把当前路径加入 /etc/ld.so.conf中然后运行ldconfig，或者以当前路径为参数运行ldconfig（要有root权限才行）。

2).把当前路径加入环境变量LD_LIBRARY_PATH中

    当然，如果你觉得不会引起混乱的话，可以直接把该库拷入/lib,/usr/lib/等位置（无可避免，这样做也要有权限），这样链接器和加载器就都可以准确的找到该库了。我们采用第二种方法：

[leo@leo test]$ export LD_LIBRARY_PATH=.:$LD_LIBRARY_PATH

 [leo@leo test]$ ldd a.out

Linux-gate.so.1 => (0xffffe000)

libhello.so => ./libhello.so (0x4001f000)

libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40036000)

/lib/ld-Linux.so.2 (0x40000000)

    哈哈，这下ld-Linux.so.2就可以找到libhello.so这个库了。现在可以直接运行了：

[leo@leo test]$ ./a.out

Hello World

(3.2) 创建静态库

    仍使用刚才的hello.c和test.c。第一步，生成目标文件。

[leo@leo test]$ gcc -c hello.c

[leo@leo test]$ ls hello.o -l

-rw-r--r-- 1 leo users 840 5月 6 12:48 hello.o

    第二步,把目标文件归档。

[leo@leo test]$ ar r libhello.a hello.o

ar: creating libhello.a

OK,libhello.a就是我们所创建的静态库了，简单吧:)

[leo@leo test]$ file libhello.a

libhello.a: current ar archive

    下面一行命令就是教你如何在程序中链接静态库的：

[leo@leo test]$ gcc test.c -lhello -L. -static -o hello.static

    我们来用file命令比较一下用动态库和静态库链接的程序的区别：

[leo@leo test]$ gcc test.c -lhello -L. -o hello.dynamic

    正如前面所说，链接器默认会链接动态库（这里是libhello.so），所以只要把上个命令中的 -static参数去掉就可以了。用file实用程序验证一下是否按我们的要求生成了可执行文件：

[leo@leo test]$ file hello.static hello.dynamic

hello.static: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.6, statically linked, not stripped

hello.dynamic: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.6.6, dynamically linked (uses shared libs), not stripped

    不妨顺便练习一下ldd的用法：

[leo@leo test]$ ldd hello.static hello.dynamic

hello.static:

not a dynamic executable

hello.dynamic:

Linux-gate.so.1 => (0xffffe000)

libhello.so => ./libhello.so (0x4001f000)

libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40034000)

/lib/ld-Linux.so.2 (0x40000000)

    OK，看来没有问题，那就比较一下大小先：

[leo@leo test]$ ls -l hello.[ds]*

-rwxr-xr-x 1 leo users 5911 5月 6 12:54 hello.dynamic

-rwxr-xr-x 1 leo users 628182 5月 6 12:54 hello.static

    看到区别了吧，链接静态库的目标程序和链接动态库的程序比起来简直就是一个庞然大物！这么小的程序，很难看出执行时间的差别，不过为了完整起见，还是看一下time的输出吧：

[leo@leo test]$ time ./hello.static

Hello World

real 0m0.001s

user 0m0.000s

sys 0m0.001s

[leo@leo test]$ time ./hello.dynamic

Hello World

real 0m0.001s

user 0m0.000s

sys 0m0.001s

    如果程序比较大的话，应该效果会很明显的。

 

http://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/07/22/1782678.html