linux裡gcc是什麼

在linux中，gcc全名為“GNU Compiler Collection”，中文意思為“GNU編譯器套件”，是由GNU開發的程式語言編譯器，是一個能夠編譯多種語言的編譯器。 gcc套件包括C、C 、 Objective-C、 Fortran、Java、Ada和Go語言前端，也包含了這些語言的函式庫。

本教學操作環境：linux7.3系統、Dell G3電腦。

1、什麼是gcc

GCC（GNU Compiler Collection，GNU編譯器套件）是由GNU開發的程式語言編譯器，它是一個能夠編譯多種語言的編譯器。 GNU編譯器套件包括C、C 、 Objective-C、 Fortran、Java、Ada和Go語言前端，也包含了這些語言的函式庫（如libstdc ，libgcj等。）

最開始gcc是作為C語言的編譯器（GNU C Compiler），現在除了c語言，也支援C 、java、Pascal等語言。 gcc支援多種硬體平台。

2、gcc的特性

• #gcc是可移植的編譯器，支援多種硬體平台。例如ARM、X86等等。
• gcc不僅是個本地編譯器，它還能跨平台交叉編譯。所謂的本機編譯器，是指編譯出來的程式只能夠在本機環境進行運作。而gcc編譯出來的程式能夠在其他平台進行運作。例如嵌入式程式可在x86上編譯，然後在arm上執行。
• gcc有多種語言前端，用來解析不同的語言。
• gcc是按模組化設計的，可以加入新語言和新CPU架構的支援。
• gcc是自由軟體。任何人都可以使用或更改這個軟體。

3、gcc編譯程式的過程

#gcc編譯程式主要經過四個過程：

• 預處理（Pre-Processing）
• 編譯（Compiling）
• #彙編（Assembling）
• 連結（Linking）

#預處理其實是將頭檔、巨集展開。編譯階段，gcc呼叫不同語言的編譯器，例如c語言呼叫編譯器ccl。 gcc其實是個工具鏈，在編譯程式的過程中呼叫不同的工具。彙編階段，gcc呼叫彙編器進行彙編。連結過程會將程式所需的目標檔案連結成可執行檔。彙編器產生的是可重定位的目標文件，學過作業系統，我們知道，在原始程式中位址是從0開始的，這是一個相對位址，而程式真正在記憶體中運行時的位址肯定不是從0開始的，而且在寫原始碼的時候也無法知道程式的絕對位址，所以重定位能夠將原始碼的程式碼、變數等定位為記憶體具體位址。

下面以一張圖表示這個過程，注意過程中檔案的後綴變化，編譯選項和這些後綴有關。

這是GCC編譯的四個步驟。

4、gcc常用選項

來看gcc常用選項

現在我們有原始檔案hello.c，以下是一些gcc的使用範例：

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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