跳至正文
View Categories

1 min read

主要内容 #

  1. gcc简介
  2. gcc编译
  3. gcc的使用

1. gcc简介 #

GCC（GNU Compiler Collection）是由 GNU 开发的编程语言编译器。 GCC最初代表“GNU C Compiler”，当时只支持C语言。 后来又扩展能够支持更多编程语言，包括 C++、Fortran 和 Java 等。 因此，GCC也被重新定义为“GNU Compiler Collection”，成为历史上最优秀的编译器， 其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高 20%~30%。
GCC 编译工具链在编译一个C源文件时需要经过以下 4 步：
预处理：为把头文件的代码、宏之类的内容转换成生成的.i文件，还是C代码。
编译：把预处理后的.i文件通过编译成.s文件，汇编语言。
汇编：将汇编语言文件生成目标文件.o文件，机器码。
链接：将每个源文件对应的.o文件链接起来，就生成一个可执行程序文件。

2. gcc编译 #

(1）预处理阶段
预处理过程中，对源代码文件中的文件包含 (include)、 预编译语句 (如宏定义define等)进行展开，生成 .i 文件。 可理解为把头文件的代码、宏之类的内容转换成更纯粹的C代码，不过生成的文件以.i为后缀。
使用GCC的参数 “-E”，可以让编译器生成 .i 文件，参数 “-o”，可以指定输出文件的名字。
具体命令如下：

 # 预处理，可理解为把头文件的代码汇总成C代码，把*.c转换得到*.i文件
 gcc –E hello.c –o hello.i

相当于它把原C代码中包含的头文件中引用的内容汇总到一处， 如果原C代码有宏定义，它把宏定义展开成具体的内容。
（2）编译阶段
把预处理后的.i文件通过编译成为汇编语言，生成.s文件，即把代码从C语言转换成汇编语言，这是GCC编译器完成的工作。在这个过程，GCC会检查各个源文件的语法，即使我们调用了一个没有定义的函数，也不会报错。
GCC可以使用-S选项，让编译程序生成汇编语言的代码文件（.s后缀）。
具体命令如下:

 # 编译，可理解为把C代码转换为汇编代码，把*.i转换得到*.s文件
 gcc –S hello.i –o hello.s​
 # 也可以直接以C文件作为输入进行编译，与上面的命令是等价的
 gcc –S hello.c –o hello.s

汇编语言是跟平台相关的，若GCC目标平台是x86，所以此处生成的汇编文件是x86的汇编代码。
（3）汇编阶段
将汇编语言文件经过汇编，生成目标文件.o文件，每一个源文件都对应一个目标文件。即把汇编语言的代码转换成机器码，这是as汇编器完成的工作。
GCC的参数“c”表示只编译(compile)源文件但不链接，会将源程序编译成目标文件（.o后缀）。计算机只认识0或者1，不懂得C语言，也不懂得汇编语言，经过编译汇编之后，生成的目标文件包含着机器代码，这部分代码就可以直接被计算机执行。一般情况下，可以直接使用参数“c”，跳过上述的两个过程，具体命令 如下：

#汇编，可理解为把汇编代码转换为机器码，把*.s转换得到*.o，即目标文件
 gcc –c hello.s –o hello.o​
 # 也可以直接以C文件作为输入进行汇编，与上面的命令是等价的
 gcc –c hello.c –o hello.o

Linux下生成的 *.o目标文件、*so动态库文件以及下一小节链接阶段生成最终的可执行文件都是elf格式的， 可以使用“readelf”工具来查看它们的内容。
（4）链接阶段
最后将每个源文件对应的目标.o文件链接起来，就生成一个可执行程序文件，这是链接器ld完成的工作。
例如一个工程里包含了A和B两个代码文件，在链接阶段， 链接过程需要把A和B之间的函数调用关系理顺，也就是说要告诉A在哪里能够调用到fun函数， 建立映射关系，所以称之为链接。若链接过程中找不到fun函数的具体定义，则会链接报错。
虽然本示例只有一个hello.c文件，但它调用了C标准代码库的printf函数， 所以链接器会把它和printf函数链接起来，生成最终的可执行文件。
链接分为两种：
动态链接：GCC编译时的默认选项。动态是指在应用程序运行时才去加载外部的代码库，不同的程序可以共用代码库。 所以动态链接生成的程序比较小，占用较少的内存。
静态链接：链接时使用选项 “–static”，它在编译阶段就会把所有用到的库打包到自己的可执行程序中。 所以静态链接的优点是具有较好的兼容性，不依赖外部环境，但是生成的程序比较大。
执行如下命令体验静态链接与动态链接的区别：

 # 在hello.o所在的目录执行如下命令
 # 动态链接，生成名为hello的可执行文件​
 gcc hello.o –o hello​
 # 也可以直接使用C文件一步生成，与上面的命令等价
 gcc hello.c -o hello​
 # 静态链接，使用--static参数，生成名为hello_static的可执行文件
 gcc hello.o –o hello_static --static​
 # 也可以直接使用C文件一步生成，与上面的命令等价
 gcc hello.c -o hello_static --static

gcc的使用 #

GCC 是 GNU 的 C 和 C++ 编译器。实际上，GCC 能够编译三种语言：C、C++ 和 Object C（C 语言的一种面向对象扩展）。利用 gcc 命令可同时编译并连接 C 和 C++ 源程序。
如果你有两个或少数几个 C 源文件，也可以方便地利用 GCC 编译、连接并生成可执行文件。例如，假设你有两个源文件 main.c 和 factorial.c 两个源文件，现在要编 译生成一个计算阶乘的程序。

int factorial (int n) 
{ 
　　if (n <= 1) 
　　　return 1; 
　　else 
　　　return factorial (n - 1) * n; 
}
#include　<stdio.h>
#include　<unistd.h<
int factorial (int n); 
int main (int argc, char **argv) 
{ 
　　int n; 
　　if (argc < 2) 
　　{ 
　　　　printf ("Usage: %s n\n", argv [0]); 
　　　　return -1; 
　　} 
　　else 
　　{ 
　　　n = atoi (argv[1]); 
　　　printf ("Factorial of %d is %d.\n", n, factorial (n)); 
　　 } 
　　return 0; 
}

利用如下的命令可编译生成可执行文件，并执行程序：

$ gcc -o factorial main.c factorial.c 
$ ./factorial 5 
Factorial of 5 is 120.

GCC 可同时用来编译 C 程序和 C++ 程序。一般来说，C 编译器通过源文件的后缀名来判断是 C 程序还是 C++ 程序。在 Linux 中，C 源文件的后缀名为 .c，而 C++ 源文件的后缀名为 .C 或 .cpp。但是，gcc 命令只能编译 C++ 源文件，而不能自动和 C++ 程序使用的库连接。因此，通常使用 g++ 命令来完成 C++ 程序的编译和连接，该程序会自动调用 gcc 实现编译。假设我们有一个如下的 C++ 源文件（hello.cpp）：

#include <iostream> 
void main (void) 
{ 
　　cout << "Hello, world!" << endl; 
}

则可以如下调用 g++ 命令编译、连接并生成可执行文件：

$ g++ -o hello hello.c 
$ ./hello 
Hello, world!
What are your Feelings