Linux 常用开发工具笔记1

6.1 gcc(GNU Compiler Collection)编译系统

6.1.1 文件名后缀

文件名后缀	文件类型
.c	C源文件
.i	预处理后的C源文件
.ii	预处理后的c++源文件
.m	Objective—C 源文件
.mi	预处理后的Objective—C源文件
.h	头文件
.C .cc .cp .cpp .c++ .cxx	C++源文件
.F .fpp .FPP	FORTRAN源文件
.s	汇编程序文件
.S	必须预处理的汇编程序文件
.o	目标文件
.a	静态链接库
.so	动态链接库

6.1.2 C语言编译过程

注：一个完整的C语言程序可以存放在多个文件中，包括C语言源文件（.c)、头文件(.h)及库文件(.a/.so)。

C语言编译过程

1.预处理阶段

主要步骤：读取C语言源文件，对“#”开头的指令（伪指令）和特殊字符进行处理。*伪指令主要包括文件包含、宏定义和条件编译指令。

/*文件包含的两种形式*/
#include<文件名> //预处理程序在“/usr/include”寻找该文件
#include"文件名"//预处理程序在当前工作目录寻找该文件

指令的一般格式

gcc [选项]   要编译的文件  [选项]   [目标文件]

//例

gcc –E hello.c –o hello.i//预处理后的C源文件

//-E的作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程

2．编译阶段

主要步骤：对预处理后的输出文件进行词法分析和语法分析；

指令的一般格式

gcc [选项]   要编译的文件  [选项]   [目标文件]

//例

gcc –S hello.i –o hello.s//编译后的编译代码

//-S的作用是只进行编译而不进行汇编

3.汇编过程

主要步骤：汇编程序把汇编语言代码翻译成目标机器代码；

指令的一般格式

gcc [选项]   要编译的文件  [选项]   [目标文件]

//例

gcc –c hello.s –o hello.o //汇编后的目标代码

//-c的作用将汇编代码转化为目标代码

4.连接过程

主要步骤：将文件中引用的符号（如变量或函数调用）与该符号在另一个文件中的定义连接起来；
连接过程主要解决外部符号访问地址的问题；

连接模式	功能
静态连接	在编译时把函数代码从其所在目标的静态链接库（.a)或归档库文件中复制到可执行文件中；
动态连接	将函数代码放入动态链接库(.so)或共享对象的某个目标文件中，在可执行文件中只是记录共享对象的名字及其他少量相关信息；

注：gcc在连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；

指令的一般格式

gcc [选项]   要编译的文件  [选项]   [目标文件]

//例

gcc  hello.o –o hello//连接后的可执行文件

//-c的作用将汇编代码转化为目标代码

6.1.3 gcc 命令行选项

1.预处理选项

几个预处理常用选项

选项格式	功能
-C	在预处理后的输出中保留源文件中的注释
-D name 或 -D name=definition	定义一个宏name，其值为1 或 定义一个宏，并指定其值为definition
-U name	取消先前对name的定义，不管是内置还是-D选项提供的
-I dir	指定搜索头文件的路径dir；若找不到在标准路径(/usr/include)上搜
-o file	将输出写到file文件中
-E	只对指定的文件进行预处理，不进行编译

2.编译程序选项

gcc编译程序常用选项及其作用

选项格式	功能
-C	只生成目标文件，不进行连接。用于对源文件的分别编译
-S	只进行编译，不做汇编，生成汇编代码文件格式，其名与源文件相同，但扩展名为.s
-o file	将输出放在文件file中。如果未使用该选项，则可执行文件放在a.out中
-g	指示编译程序在目标代码中加入供调试程序gdb使用的附加信息
-v	在标准出错输出上显示编译阶段所执行的命令，即编译驱动程序及预处理程序的版本号

3.优化程序选项

优化分对中间代码的优化和针对目标代码生成的优化。
中间代码优化：与计算机无关
目标代码生成的优化：与机器硬件结构紧密相关

“-O”主要进行线程跳转(Thread Jump)和延迟退栈(Deferred Stack Pops)两种优化

优化程序常用的选项及其作用

选项格式	功能
-O -O1	试图减少代码大小和执行时间，但并不执行需要花费大量编译时间的任何优化
-O2	在-O1级别的优化之上，还进行一些额外调整工作——除不做循环展开、函数内联和寄存器重新命名外，几乎进行所有可选优化
-O3	除了完成所有-O2级别的优化之外，还进行包括循环展开和其他一些与处理器特性相关的优化工作
-O0	不执行优化
-Os	具有-O2级别的优化，同时不特别增加代码大小

注：虽然优化选项可以加速代码的运行速度，但对于调试而言将是一个很大的挑战；
原先源程序中声明和使用的变量很可能不再使用，控制流可能会突然跳转到意外的地方，循环语句也可能因为循环展开而变得到处都有；
建议在调试的时候最好不使用任何优化选项，发行的时候才考虑；

4.连接程序选项

注：当编译程序将目标文件链成一个可执行文件时，用于连接的选项才起作用；

连接程序常用的选项及其功能

选项格式	功能
object-file-name	不用专用后续结尾的文件名就认为时是目标文件名或库名；连接程序可以根据文件内容来区分目标文件和库文件；
-llibrary	连接时搜索由library命名的库；（实际上库名为liblibrary.a/*.so）
-static	强制使用静态链接库，并阻止连接动态库；
-Ldir	把目录dir加到链接程序搜索库文件的路径表中，搜索时优先搜索dir路径，若不存在再到标准位置下搜索；
-Bpredix	规定在什么地方查找可执行文件、库文件、包含文件和编译程序本身的数据文件

Linux系统下库文件的命名：都以lib开头，文件后缀名为.a（静态库）或.so（动态库）；

生成静态库的方法实际上可分为两步：
① 将各函数的源文件编译成目标文件 ；
② 使用ar工具将目标文件收集起来，放到一个归档文件中 ；