从零理解 GCC/G++：编译原理

1. 先有编译器还是先有语言？

这个问题像极了“先有鸡还是先有蛋”的哲学思辨，但答案其实很明确：先有编译器，再有编程语言。

追溯计算机发展的源头，早期机器只能理解二进制指令，对应的编译器自然也是二进制的。人们先用这种原始的二进制编译器写出汇编语言，再基于汇编语言开发出能编译汇编代码的编译器——这个编译器的底层实现仍是二进制，但它的诞生让汇编语言得以被机器解读。这一过程，就是计算机领域著名的“语言/编译器自举”（简单说，就是用一门语言的早期版本，逐步构建出能编译这门语言的成熟工具）。

以C语言的诞生为例，这个过程会更清晰：

1. 先用汇编语言编写一个“翻译器”，它能把C语言代码转换成汇编代码（这就是最早的C语言编译器）；
2. 再用C语言本身重新编写这个编译器——此时，成熟的C语言编译器已经能直接编译C语言代码，形成了“用C语言编译C语言”的闭环，完成了自举。

这种自举机制堪称编程语言发展的“基建工程”，它让一门语言能脱离底层汇编的束缚，实现自我迭代与进化。

2. 背景知识

1. 预处理（进⾏宏替换/去注释/条件编译/头⽂件展开等)
2. 编译（⽣成汇编)
3. 汇编（⽣成机器可识别代码）
4. 链接（⽣成可执⾏⽂件或库⽂件)

3. gcc编译选项

gcc的语法如下

gcc -o 目标文件 源文件

“-o”代表指定输出文件名称，其后必须紧跟输出的目标文件
源文件可以在命令中的任意位置（-o前或后都可以）

3.1 预处理

gcc -E 源文件 -o 目标文件.i

“-E”代表执行完预处理就停止，生成的.i后缀文件即为预处理后的文件。

3.2 编译（生成汇编）

gcc -S 目标文件.i -o 目标文件.s

"-S"代表只进行编译不进行汇编，生成汇编代码

3.3 汇编（生成机器可识别的代码）

gcc -c 目标文件.s -o 目标文件.o

“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的⼆进制⽬标代码了

3.4 连接（生成可执行程序）

gcc 目标文件.o -o 目标文件

4. 动态链接和静态链接

先来看这样的例子

4.1 动态链接：

开学前，老学长张三告诉准高中生小李，学校北门往东走有个网吧，放了学可以去那放松放松，小李非常高兴。一次周末，小李列出了今天要做的事情，其中就计划去网吧打会游戏。

在这个过程中，张三充当编译器，小李是可执行程序，网吧相当于动态库。张三在开学前告诉小李网吧的位置，这一行为类似编译器告诉可执行程序动态库的位置，小李（程序）始终记着网吧（动态库）位置。

4.2 静态链接：

网吧被家长举报了，小李周末去不了网吧了，但小李还想玩游戏。所以小李想了一招，他把最喜欢的那台电脑买回来放宿舍里了，这样想玩的时候就能随时玩。

在这个过程中，小李把电脑带回来的行为就类似把库放入程序中，将库的地址复制一份放入程序中。

4.3 优缺点

动态链接优点：省空间，可执行程序体积小
动态链接缺点：动态库丢失则所有程序都无法运行

静态链接优点：不依赖其他库，库丢失也没关系
静态链接缺点：程序体积大，比较浪费资源

4.4 file查看文件链接方式

在gcc -o code_static code.s -static
加上“-static”可以指定静态链接方式

4.5 yum glibc-static

云服务器默认没有按照C/C++标准静态库，搜“yumC/C++标准静态库“下载

sudo yum install -y glibc-static