GCC
GCC
苏丙榅GCC
是 Linux 下的编译工具集,是 GNU Compiler Collection
的缩写,包含 gcc、g++
等编译器。这个工具集不仅包含编译器,还包含其他工具集,例如 ar、nm 等。
GCC 工具集不仅能编译 C/C++语言,其他例如 Objective-C、Pascal、Fortran、Java、Ada 等语言均能进行编译。GCC 在可以根据不同的硬件平台进行编译,即能进行交叉编译,在 A 平台上编译 B 平台的程序,支持常见的 X86、ARM、PowerPC、mips 等,以及 Linux、Windows 等软件平台。
1. 安装 GCC
有些纯净版的Linux默认没有gcc编译器, 需要自己安装, 在线安装步骤如下:
1 | 安装软件必须要有管理员权限 |
gcc安装完毕之后, 可以查看版本:
1 | 查看 gcc 版本 |
2. gcc 工作流程
GCC 编译器对程序的编译下图所示,分为 4 个阶段:
预处理(预编译)
、编译和优化
、汇编
和链接
。GCC 的编译器可以将这 4 个步骤合并成一个。 先介绍一个每个步骤都分别做了写什么事儿:
预处理: 在这个阶段主要做了三件事:
展开头文件
、宏替换
、去掉注释行
- 这个阶段需要GCC调用预处理器来完成, 最终得到的还是源文件, 文本格式
编译: 这个阶段需要GCC调用编译器对文件进行编译, 最终得到一个汇编文件
汇编: 这个阶段需要GCC调用汇编器对文件进行汇编, 最终得到一个二进制文件
链接: 这个阶段需要GCC调用链接器对程序需要调用的库进行链接, 最终得到一个可执行的二进制文件
文件名后缀 | 说明 | gcc 参数 |
---|---|---|
.c |
源文件 | 无 |
.i |
预处理后的 C 文件 | -E |
.s |
编译之后得到的汇编语言的源文件 | -S |
.o |
汇编后得到的二进制文件 | -c |
在 Linux 下使用 GCC 编译器编译单个文件十分简单,直接使用 gcc 命令后面加上要编译的 C 语言的源文件,GCC 会自动生成文件名为
a.out
的可执行文件(也可以通过参数 -o 指定生成的文件名
),也就是通过一个简单的命令上边提到的4个步骤就全部执行完毕了。但是如果想要单步执行也是没问题的, 下边基于这段示例程序给大家演示一下。
1 | // 假设程序对应的源文件名为 test.c |
第一步: 对源文件进行预处理, 需要使用的gcc参数为
-E
1 | 1. 预处理, -o 指定生成的文件名 |
第二步: 编译预处理之后的文件, 需要使用的gcc参数为
-S
1 | 2. 编译, 得到汇编文件 |
第三步: 对得到的汇编文件进行汇编, 需要使用的gcc参数为
-c
1 | 3. 汇编 |
第四步: 将得到的二进制文件和标准库进制链接, 得到可执行的二进制文件,
不需要任何参数
1 | 4. 链接 |
最后再次强调, 在使用gcc编译程序的时候可以通过参数控制内部自动执行几个步骤:
1 | 参数 -c 是进行文件的汇编, 汇编之前的两步会自动执行 |
3. gcc常用参数
下面的表格中列出了常用的一些
gcc
参数, 这些参数在 gcc命令中没有位置要求
,只需要编译程序的时候将需要的参数指定出来即可。
gcc编译选项 | 选项的意义 |
---|---|
-E | 预处理指定的源文件,不进行编译 |
-S | 编译指定的源文件,但是不进行汇编 |
-c |
编译、汇编指定的源文件,但是不进行链接 |
-o [file1] [file2] / [file2] -o [file1] |
将文件 file2 编译成文件 file1 |
-I directory (大写的i) |
指定 include 包含文件的搜索目录 |
-g |
在编译的时候,生成调试信息,该程序可以被调试器调试 |
-D | 在程序编译的时候,指定一个宏 |
-w | 不生成任何警告信息, 不建议使用, 有些时候警告就是错误 |
-Wall | 生成所有警告信息 |
-On | n的取值范围:0~3。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 |
-l |
在程序编译的时候,指定使用的库 |
-L |
指定编译的时候,搜索的库的路径。 |
-fPIC/fpic |
生成与位置无关的代码 |
-shared |
生成共享目标文件。通常用在建立共享库时 |
-std |
指定C方言,如:-std=c99,gcc默认的方言是GNU C |
3.1 指定生成的文件名 (-o)
该参数用于指定原文件通过 gcc 处理之后生成的新文件的名字, 有两种写法, 原文件可以写在参数
-o
前边后缀写在后边。
1 | 参数 -o的用法 , 原材料 test.c 最终生成的文件名为 app |
3.2 搜索头文件 (-I)
如果在程序中包含了一些头文件, 但是包含的一些头文件在程序预处理的时候因为找不到无法被展开,导致程序编译失败,这时候我们可以在gcc命令中添加
-I
参数重新指定要引用的头文件路径, 保证编译顺利完成。
1 | -I, 指定头文件目录 |
通过编译得到的错误信息可以知道,
源文件中包含的头文件无法被找到
。通过提供的目录结构可以得知头文件head.h 在 include 目录中
,因此可以在编译的时候重新指定头文件位置,具体操作如下:
1 | 可以在编译的时候重新指定头文件位置 -I 头文件目录 |
3.3 指定一个宏 (-D)
在程序中我们可以使用宏定义一个常量, 也可以通过宏控制某段代码是否能够被执行。在下面这段程序中第8行判断是否定义了一个叫做
DEBUG
的宏, 如果没有定义第9行代码就不会被执行了, 通过阅读代码能够知道这个宏是没有在程序中被定义的。
1 | // test.c |
如果不想在程序中定义这个宏, 但是又想让它存在,通过gcc的参数
-D
就可以实现了,编译器会认为参数后边指定的宏在程序中是存在的。
1 | 在编译命令中定义这个 DEBUG 宏, |
-D 参数的应用场景:
在发布程序的时候, 一般都会要求将程序中所有的log输出去掉, 如果不去掉会影响程序的执行效率,很显然删除这些打印log的源代码是一件很麻烦的事情,解决方案是这样的:
- 将所有的打印log的代码都写到一个宏判定中, 可以模仿上边的例子
- 在编译程序的时候指定 -D 就会有log输出
- 在编译程序的时候不指定 -D, log就不会输出
4. 多文件编译
GCC 可以自动编译链接多个文件,不管是目标文件还是源文件,都可以使用同一个命令编译到一个可执行文件中。
4.1 准备工作
首先将程序编译之前需要的代码准备出来, 例如一个项目包含3个文件,文件 string.h , string.c 中有一个函数 strLength 用于计算字符串的长度,而在 main.c 中调用这个函数将计算的结果显示出来。
头文件
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int strLength(char *string);源文件 string.c
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int strLength(char *string)
{
int len = 0;
while(*string++ != '\0') // 当*string 的值为'\0'时, 停止计算
{
len++;
}
return len; // 返回字符串长度
}源文件 main.c
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int main(void)
{
char *src = "Hello, I'am Monkey·D·Luffy!!!";
printf("string length is: %d\n", strLength(src));
return 0;
}
4.2 编译运行
因为头文件是包含在源文件中的, 因此在使用gcc编译程序的时候不需要指定头文件的名字(
在头文件无法被找到的时候需要使用参数 -I 指定其具体路径而不是名字
)。我们可以通过一个 gcc 命令将多个源文件编译并生成可执行程序,也可以分多步完成这个操作。
直接链接生成可执行程序
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5直接生成可执行程序 test
gcc -o test string.c main.c
运行可执行程序
./test先将源文件编成目标文件,然后进行链接得到可执行程序
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8汇编生成二进制目标文件, 指定了 -c 参数之后, 源文件会自动生成 string.o 和 main.o
gcc –c string.c main.c
链接目标文件, 生成可执行程序 test
gcc –o test string.o main.o
运行可执行程序
./test
5. gcc与g++
关于对
gcc
和g++
很多人的理解都是比较片面的或者是对二者的理解有一些误区,下边从三个方面介绍一下二者的区别:
在代码编译阶段(第二个阶段):
- 后缀为
.c
的,gcc 把它当作是C程序,而 g++ 当作是 C++ 程序 - 后缀为
.cpp
的,两者都会认为是 C++ 程序,C++ 的语法规则更加严谨一些 - g++会调用gcc,对于C++代码,两者是等价的, 也就是说 gcc 和 g++ 都可以编译 C/C++代码
- 后缀为
在链接阶段(最后一个阶段):
- gcc 和 g++ 都可以自动链接到标准C库
- g++ 可以自动链接到标准C++库, gcc如果要链接到标准C++库需要加参数
-lstdc++
关于
__cplusplus
宏的定义g++ 会自动定义
__cplusplus
宏,但是这个不影响它去编译C程序gcc 需要根据文件后缀判断是否需要定义
__cplusplus
宏 (规则参考第一条)
综上所述:
- 不管是 gcc 还是 g++ 都可以编译 C 程序,编译程序的规则和参数都相同
- g++可以直接编译C++程序, gcc 编译 C++程序需要添加额外参数
-lstdc++
- 不管是 gcc 还是 g++ 都可以定义
__cplusplus
宏
1 | 编译 c 程序 |
6. 视频讲解
以上知识点对应的视频讲解可以关注 B站-爱编程的大丙
视频地址: https://www.bilibili.com/video/BV13U4y1p7kB