Linux工具2

Linux编译器-gcc/g++使用

1. 背景知识

• 预处理（宏替换 头文件展开 去注释 条件编译)
• 编译（生成汇编)
• 汇编（生成机器可识别代码）
• 连接（生成可执行文件或库文件)

用vim打开一个c文件，写入一些代码，包含宏定义、注释条件编译等：

默认的可执行程序的名字是a.out，如果想指定名称，加上-o选项，形成指定的可执行程序文件。

注意：a.out会覆盖上一个a.out

2.2. gcc如何完成

格式
gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

预处理(进行宏替换)

• 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
• 预处理指令是以#号开头的代码行。
• 实例: gcc –E hello.c –o hello.i
• 选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。

但是这样会展开很长的文件，很不方便查看

• 选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

打开2022_8_23.c，在底行模式下输入2022_8_23.i:

此时，代码就完成了分屏：

在分屏模式下，按住[Ctrl]再按两次w，即可完成光标切换。

右边是源文件，左边是预处理后的文件，仔细观察这一段代码，我们会发现：
1.头文件的包含被展开了
2.宏进行了替换
3.条件编译完成了
4.注释被去掉了
ps:在底行模式下按q退出。

编译器内部都必须通过一定的方式知道你包含的头文件的所在路径。对于Linux，一般情况下，所有的头文件都在usr/include这个目录下。

编译（生成汇编）

• 在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。
• 用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
• 实例: gcc –S hello.i –o hello.s

如此便形成了汇编语言：

汇编（生成机器可识别代码）

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
• 读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
• 实例: gcc –c hello.s –o hello.o

将汇编语言翻译称为可重定位二进制文件：

可以用二进制查看工具来查看这个文件：

可是这个文件还不能运行，那是因为这里只编译了自己写的代码。
而printf的实现，在C标准库里：

这是C标准库。

连接（生成可执行文件或库文件）

• 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
• 实例: gcc hello.o –o hello

链接我们自己的程序和库，形成可执行文件！

在这里涉及到一个重要的概念:函数库

• 我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”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“printf”函数的呢?
• 最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”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。

• 静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中(将库中的相关代码直接拷到可执行程序中）,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一为“.a”（Windows为.lib)
  • 优点：不依赖任何库，程序可以直接运行
  • 缺点：浪费资源
• 动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”（Windows为.dll),如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。 gcc hello.o –o hello
  • 优点：大家共享一个库可以节省资源
  • 缺点：一旦库缺失，会导致所有的程序失效
• gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。

gcc选项

• -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
• -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
• -c 编译到目标代码
• -o 文件输出到 文件
• -static 此选项对生成的文件采用静态链接
• -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
• -shared 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.
• -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
• -w 不生成任何警告信息。
• -Wall 生成所有警告信息。

静态链接static（默认是动态链接）

可以看到静态链接得到的可执行程序非常的大！
所以更推荐动态链接！

gcc选项记忆

• esc,iso例子