linux编译器和自动化构建工具（gcc与Makeile）

1.linux编译器

1.1.常见的linux编译器

（1）GCC (GNU Compiler Collection)：
  - Linux 上最常用的编译器，支持 C、C++、Objective-C、Fortran、Ada 等多种语言。
  - 通常 Linux 系统默认安装，可通过命令 `gcc` 或 `g++` 调用。
  
（2）Clang：
  - 基于 LLVM 的轻量级编译器，支持 C、C++ 等语言。
  - 错误信息提示更加友好，编译速度快。
  
（3）Ninja：
  - 小巧高效的构建系统，专为并行构建设计，常配合 CMake 使用以提高构建速度。

自动化构建工具： 

Make：
  - Make 是一种构建自动化工具，虽然不是编译器，但用于管理编译过程。
  - 使用 `Makefile` 组织编译规则，支持大型项目的构建。
  
CMake：
  - 跨平台构建系统生成器，生成适用于多种编译器的构建文件，常与 Make 或 Ninja 配合使用。 

1.2.gcc常见选项

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：只编译为目标文件（.o），不链接生成可执行文件。
-o <file>：指定输出文件名称。
-std=<标准>：指定标准版本（例如 `-std=c99`、`-std=c++11`）。

-static：强制使用静态链接，将所有依赖的库代码打包到可执行文件中
-shared：生成动态链接库（.so 文件，Windows 下为 .dll），而非可执行文件
-g：生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
-O0, -O1, -O2, -O3：优化等级，从不优化（O0）到最大优化（O3）。
-w：不生成任何警告信息。
-Wall：生成所有警告信息。

-I<目录>：告诉编译器在默认头文件路径（如 /usr/include）之外，
额外从 <目录> 中查找 #include 的头文件，可多次使用 -I 指定多个路径
-L<目录>：告诉链接器在默认库路径（如 /usr/lib）之外，额外从 <目录> 中查找库文件
-l<库名>：指定要链接的库（省略前缀 lib 和后缀 .so/.a）
-D<宏定义>：在编译时定义宏，例如 `-DDEBUG`。

1.3.gcc如何完成

GCC 的编译过程主要分为四个阶段：预处理、编译、汇编、链接。

1. 预处理：处理 #include、#define 等预处理指令，生成预处理后的代码文件。

2. 编译：将预处理后的代码转为汇编代码。可以使用 gcc -S file.i -o file.s 查看生成的汇编代码。

3. 汇编：将汇编代码转为目标文件（机器码），可以使用 gcc -c file.s -o file.o 查看目标文件。

4. 链接：将目标文件与库文件链接生成可执行文件。最终执行 gcc file.o -o program，生成program 可执行文件。

 （1） 预处理

gcc -E code.c -o code.i

-E：从现在开始进行程序的编译，一旦预处理做完，就停下来

-o：指定输出文件的名称

code.i：存储 code.c 预处理后的结果

展开宏定义，头文件展开 ，删除注释，生成纯粹的 C 代码文件等。

（2） 编译

gcc -S code.i -o code.s

-S：开始进行程序翻译，编译做完，形成汇编，就停下来 

（3） 汇编（生成机器可识别代码）

gcc -c code.s -o code.o

-c：开始进行程序翻译，汇编完成就停下来

code.o：重定位二进制目标文件，无法执行。

（4）链接（生成可执行文件或库文件）

gcc code.o -o code

.o库文件进行连接形成可执行文件

直接操作：

gcc file.c：直接生成目标文件的可执行程序

gcc -c file.c：直接生成目标文件的同名.o文件

1.4.动静态库简介

在 Linux 上，静态库和动态库的创建和使用方式有所不同，以下是如何生成和链接这两种库的详细步骤。

 在Linux中，ldd命令用于显示一个可执行文件或共享库所依赖的共享库及其路径。file命令用于识别文件的类型。它通过检查文件的内容而不仅仅是文件扩展名来确定文件类型。

 这里的dynamically表示a.out文件是动态链接的。

gcc默认的可执行程序是动态链接的。

1.4.1.动态库

动态库在程序运行时加载，不会将库的内容嵌入可执行文件。动态库的文件扩展名通常为 .so（shared object）。

生成动态库时需要使用 -fPIC 和 -shared 选项。假设我们仍然使用 file1.c 和 file2.c。

-fPIC：该选项确保编译生成的代码不依赖于特定的内存地址，
使得代码可以被加载到内存的任意位置执行。
这是动态库的核心特性之一，因为动态库在运行时可能被加载到进程地址空间的不同位置，
而位置无关代码能保证其正常工作。

-shared：该选项告诉编译器将目标文件链接为动态库，而不是可执行文件。

1. 编译源文件：使用 -fPIC 选项生成位置无关代码（Position-Independent Code）。

   gcc -fPIC -c file1.c -o file1.o
   gcc -fPIC -c file2.c -o file2.o

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