Qu'est-ce que gcc sous Linux

Sous Linux, le nom complet de gcc est « GNU Compiler Collection », qui signifie « GNU Compiler Suite » en chinois. Il s'agit d'un compilateur de langage de programmation développé par GNU. La suite gcc comprend des interfaces de langage C, C++, Objective-C, Fortran, Java, Ada et Go, ainsi que des bibliothèques pour ces langages.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système linux7.3, ordinateur Dell G3.

1. Qu'est-ce que gcc

GCC (GNU Compiler Collection, GNU compiler suite) est un compilateur de langage de programmation développé par GNU. La suite du compilateur GNU comprend des frontaux de langages C, C++, Objective-C, Fortran, Java, Ada et Go, ainsi que des bibliothèques pour ces langages (telles que libstdc++, libgcj, etc.)

Au début, gcc était utilisé comme compilateur de langage C (GNU C Compiler), désormais en plus du langage C, il prend également en charge C++, Java, Pascal et d'autres langages. gcc prend en charge plusieurs plates-formes matérielles.

2. Caractéristiques de gcc

• gcc est un compilateur portable qui prend en charge plusieurs plates-formes matérielles. Par exemple, ARM, X86, etc.
• gcc n'est pas seulement un compilateur local, il peut également effectuer une compilation croisée sur plusieurs plates-formes. Ce qu'on appelle le compilateur local signifie que le programme compilé ne peut être exécuté que dans l'environnement local. Les programmes compilés par gcc peuvent être exécutés sur d'autres plateformes. Par exemple, les programmes embarqués peuvent être compilés sur x86 puis exécutés sur arm.
• gcc a plusieurs interfaces linguistiques pour analyser différentes langues.
• gcc est conçu pour être modulaire et peut prendre en charge de nouveaux langages et de nouvelles architectures CPU.
• gcc est un logiciel gratuit. N'importe qui peut utiliser ou modifier ce logiciel.

3. Le processus de compilation gcc

Le compilateur gcc passe principalement par quatre processus :

• Pré-traitement
• Compilation
• Assemblage
• Liaison

Le prétraitement développe en fait les fichiers d'en-tête et les macros. Pendant la phase de compilation, gcc appelle des compilateurs de différents langages, par exemple, le langage c appelle le compilateur ccl. Gcc est en fait une chaîne d'outils qui appelle différents outils lors du processus de compilation d'un programme. Pendant la phase d'assemblage, gcc appelle l'assembleur pour l'assemblage. Le processus de liaison reliera les fichiers objets requis par le programme dans un fichier exécutable. L'assembleur génère un fichier objet déplaçable. Après avoir étudié le système d'exploitation, nous savons que l'adresse dans le programme source commence à 0. Il s'agit d'une adresse relative, et l'adresse lorsque le programme est réellement exécuté en mémoire ne commence certainement pas à partir de 0. 0. Il commence par 0 et l'adresse absolue du programme ne peut pas être connue lors de l'écriture du code source, donc Relocation peut localiser le code source, les variables, etc. dans des adresses mémoire spécifiques.

Ce qui suit est une image pour représenter ce processus. Faites attention aux changements de suffixes des fichiers au cours du processus. Les options de compilation sont liées à ces suffixes.

Ce sont les quatre étapes de la compilation GCC.

4. Options gcc courantes

Jetons un coup d'œil aux options gcc courantes

Maintenant, nous avons le fichier source hello.c, voici quelques exemples d'utilisation de gcc :

gcc -E hello.c -o hello.i   对hello.c文件进行预处理，生成了hello.i 文件
gcc -S hello.i -o hello.s    对预处理文件进行编译，生成了汇编文件
gcc -c hello.s -o hello.o  对汇编文件进行编译，生成了目标文件
gcc hello.o -o hello 对目标文件进行链接，生成可执行文件
gcc hello.c -o hello 直接编译链接成可执行目标文件
gcc -c hello.c 或 gcc -c hello.c -o hello.o 编译生成可重定位目标文件

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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