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。

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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

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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.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