Was ist gcc unter Linux?

Unter Linux lautet der vollständige Name „GNU Compiler Collection“, was auf Chinesisch „GNU Compiler Suite“ bedeutet. Es handelt sich um einen von GNU entwickelten Compiler für Programmiersprachen. Die gcc-Suite umfasst C-, C++-, Objective-C-, Fortran-, Java-, Ada- und Go-Sprach-Frontends sowie Bibliotheken für diese Sprachen.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux7.3-System, Dell G3-Computer.

1. Was ist gcc? GCC (GNU Compiler Collection, GNU Compiler Suite) ist ein von GNU entwickelter Programmiersprachen-Compiler, der mehrere Sprachen kompilieren kann. Die GNU-Compiler-Suite umfasst C-, C++-, Objective-C-, Fortran-, Java-, Ada- und Go-Sprach-Frontends sowie Bibliotheken für diese Sprachen (wie libstdc++, libgcj usw.) Am Anfang gcc wurde als C-Sprachcompiler (GNU C Compiler) verwendet und unterstützt jetzt neben der C-Sprache auch C++, Java, Pascal und andere Sprachen. gcc unterstützt mehrere Hardwareplattformen.

2. Funktionen von gcc

gcc ist ein tragbarer Compiler, der mehrere Hardwareplattformen unterstützt. Zum Beispiel ARM, X86 usw.

gcc ist nicht nur ein lokaler Compiler, sondern kann auch plattformübergreifend kompilieren. Der sogenannte lokale Compiler bedeutet, dass das kompilierte Programm nur in der lokalen Umgebung ausgeführt werden kann. Von gcc kompilierte Programme können auf anderen Plattformen ausgeführt werden. Beispielsweise können eingebettete Programme auf x86 kompiliert und dann auf dem Arm ausgeführt werden.

• gcc verfügt über mehrere Sprach-Frontends zum Parsen verschiedener Sprachen.
• gcc ist modular aufgebaut und kann neue Sprachen und neue CPU-Architekturen unterstützen.
• gcc ist freie Software. Jeder kann diese Software nutzen oder ändern.
• 3. Der Prozess der GCC-Kompilierung

GCC-Compiler durchläuft hauptsächlich vier Prozesse:

Vorverarbeitung

Kompilieren

• Assemblieren
• Verknüpfen

Durch die Vorverarbeitung werden Header-Dateien und Makros tatsächlich erweitert. Während der Kompilierungsphase ruft gcc Compiler verschiedener Sprachen auf, beispielsweise ruft die Sprache C den Compiler ccl auf. Gcc ist eigentlich eine Toolkette, die während des Kompilierungsprozesses eines Programms verschiedene Tools aufruft. Während der Montagephase ruft gcc den Assembler zur Montage auf. Durch den Verknüpfungsprozess werden die vom Programm benötigten Objektdateien zu einer ausführbaren Datei verknüpft. Der Assembler generiert eine verschiebbare Objektdatei. Nach dem Studium des Betriebssystems wissen wir, dass die Adresse im Quellprogramm bei 0 beginnt. Dies ist eine relative Adresse, und die Adresse, bei der das Programm tatsächlich im Speicher ausgeführt wird, beginnt sicherlich nicht 0. Es beginnt mit 0 und die absolute Adresse des Programms kann beim Schreiben des Quellcodes nicht bekannt sein, sodass Relocation

den Quellcode, Variablen usw. an bestimmten Speicheradressen lokalisieren kann.

Das Folgende ist ein Bild, um diesen Prozess darzustellen. Achten Sie auf die Suffixänderungen der Dateien während des Prozesses. Dies sind die vier Schritte der GCC-Kompilierung.

4. Gängige gcc-Optionen

Werfen wir einen Blick auf die gebräuchlichen gcc-Optionen

rrree

使用gcc时可以加上-Wall选项。下面这个例子如果不加上-Wall选项，编译器不会报出任何错误或警告，但是程序的结果却不是预期的：

//bad.c
#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("the number is %f ",5);  //程序输出了the number is 0.000000，结果错误
    return 0;
 }

使用-Wall选项：

gcc -Wall bad.c -o bad

gcc将输出警告信息：

warning: format ‘%f’ expects argument of type ‘double’, but argument 2 has type ‘int’ [-Wformat=]
printf("the number is %f\n",5);

5、gcc编译多个文件

// hello.c
#include<stdio.h>
#include"hello.h"
void printHello()
{
        printf("hello world!\n");
}

//main.c
#include<stdio.h>
#include"hello.h"
int main()
{
        printHello();
        return 0;
}

//hello.h
//仅包含函数声明
#ifndef _HELLO_
#define _HELLO_
void printHello();
#endif

编译这三个文件，可以一次编译：

gcc hello.c main.c -o main 生成可执行文件main

也可以独立编译：

gcc -Wall -c main.c -o main.o
gcc -Wall -c hello.c -o hello.o
gcc -Wall main.o hello.o -o main

独立编译的好处是，当其中某个模块发送改变时，只需要编译该模块就行，不必重新编译所有文件，这样可以节省编译时间。

6、使用外部库

在使用C语言和其他语言进行程序设计的时候，我们需要头文件来提供对常数的定义和对系统及库函数调用的声明。库文件是一些预先编译好的函数集合，那些函数都是按照可重用原则编写的。它们通常由一组互相关联的可重用原则编写的，它们通常由一组互相关联的用来完成某项常见工作的函数构成。使用库的优点在于：

• 模块化的开发
• 可重用性
• 可维护性

库又可以分为静态库与动态库：

• 静态库（.a）：程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库。静态库比较占用磁盘空间，而且程序不可以共享静态库。运行时也是比较占内存的，因为每个程序都包含了一份静态库。
• 动态库（.so或.sa）：程序在运行的时候才去链接共享库的代码，多个程序共享使用库的代码，这样就减少了程序的体积。

一般头文件或库文件的位置在：

• /usr/include及其子目录底下的include文件夹
• /usr/local/include及其子目录底下的include文件夹
• /usr/lib
• /usr/local/lib
• /lib

7、生成静态库

为了生成.a文件，我们需要先生成.o文件。下面这行命令将我们的hello.o打包成静态库libhello.a：

ar rcs libhello.a hello.o

ar是gun归档工具，rcs表示replace and create，如果libhello之前存在，将创建新的libhello.a并将其替换。

然后就可以这样来使用静态库libhello.a

gcc -Wall main.c libhello.a -o main

还有另外一种使用方式：

gcc -Wall -L. main.c -o main -lhello 【lhello 是 libhello的缩写】

其中 -L.表示库文件的位置在当前目录下，由于libhello.a是我们自己生成的，并存放在当前录下下，所以需要加上-L.选项。默认库文件是在系统的目录下进行搜索。同样的，-I.选项用于头文件的搜索。

8、生成共享库

生成一个共享库，名称的规则是libxxx.so。将刚才hello.o生成libhello.so的命令为：

gcc -shared -fPIC hello.o -o libhello.so

生成了共享库之后，可以这样来使用共享库：

gcc -Wall main.o -o main -L. -lhello

该命令与使用静态库的命令相同，但是在共享库与静态库共存的情况下，优先使用共享库。

共享库有时候并不不在当前的目录下，为了让gcc能够找得到共享库，有下面几种方法：

• 拷贝.so文件到系统共享库路径下，一般指/usr/lib

• 在~/.bash_profile文件中，配置LD_LIBRARY_PATH变量

• 配置/etc/ld.so.conf，配置完成后调用ldconfig更新ld.so.cache

其中，shared选项表示生成共享库格式。fPIC表示产生位置无关码（position independent code），位置无关码表示它的运行、加载与内存位置无关，可以在任何内存地址进行加载。

9、库的搜索路径

库的搜索路径遵循几个搜索原则：从左到右搜索-I -l指定的目录，如果在这些目录中找不到，那么gcc会从由环境 变量指定的目录进行查找。头文件的环境变量是C_INCLUDE_PATH,库的环境变量是LIBRARY_PATH.如果还是找不到，那么会从系统指定指定的目录进行搜索。

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