Linux编译器 - gcc/g++

目录

一、背景知识

1. 预处理（进行宏替换)

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)

二、gcc如何完成

1. 预处理（进行宏替换)

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)

5. gcc选项

三、函数库

🌴函数库一般分为静态库和动态库两种：

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一、背景知识

计算机程序从源代码到可执行文件的编译过程：

1. 预处理（进行宏替换)

• 这个阶段主要处理源代码文件中的预处理指令，比如宏定义的替换（用宏的实际内容替换宏名）、文件包含（将一个文件的内容包含到另一个文件中）、条件编译指令等。预处理后的代码通常被保存为 .i 或 .ii 文件。

2. 编译（生成汇编)

• 编译阶段将预处理后的源代码转换成汇编语言。编译器会进行语法检查、语义分析、优化等操作，最终生成与平台无关的中间代码或直接生成汇编代码。生成的汇编代码文件通常以 .s 或 .asm 为扩展名。

3. 汇编（生成机器可识别代码）

• 汇编阶段将编译生成的汇编代码转换成机器代码。汇编器（Assembler）会将汇编指令转换成机器可以识别的二进制指令。这个过程生成的目标文件（Object File）通常以 .o 或 .obj 为扩展名。

4. 链接（生成可执行文件或库文件)

• 链接阶段将一个或多个目标文件与库文件、其他资源文件等合并，生成一个单一的可执行文件或库文件。链接器（Linker）负责解析不同目标文件之间的依赖关系，并将它们合并成一个完整的程序。可执行文件可以直接在操作系统上运行，而库文件则可以在其他程序中被调用。

二、gcc如何完成

格式：gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

1. 预处理（进行宏替换)

• 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
• 预处理指令是以#号开头的代码行。
• 实例: gcc –E test.c –o test.i

• 选项 -E 的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
• 选项 -o 是指目标文件，.i 文件为已经过预处理的C原始程序。

2. 编译（生成汇编)

• 在这个阶段中 gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码实际要做的工作，在检查无误后，gcc 把代码翻译成汇编语言。
• 用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
• 实例: gcc –S test.i –o test.s

3. 汇编（生成机器可识别代码）

• 汇编阶段是把编译阶段生成的 “.s” 文件转成目标文件。
• 用户在此可使用选项 “-c” 就可看到汇编代码已转化为 “.o” 的二进制目标代码了。
• 实例：gcc -c test.s -o test.o

4. 链接（生成可执行文件或库文件)

• 在成功编译之后,就进入了链接阶段。
• 实例: gcc test.o –o test

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5. 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 编译到目标代码
• -o 文件输出到 文件
• -static 此选项对生成的文件采用静态链接
• -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
• -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.
• -O0
• -O1
• -O2
• -O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高
• -w 不生成任何警告信息。
• -Wall 生成所有警告信息。

三、函数库

        我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现，且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实“printf”函数的呢?

        答案是：系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时，gcc 会到系统默认的搜索路径 “/usr/lib” 下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了，而这也就是链接的作用。

🌴函数库一般分为静态库和动态库两种：

        静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了，其后缀名一般为“.a”

        动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后，gcc 就可以生成可执行文件，如： gcc hello.o –o hello

        gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。