【linux基础(六)】Linux中的开发工具(中)--gcc/g++

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1. 前言

如果你不知道vim的各种用法和快捷键
请先阅读上一篇文章: yum和vim详解

现在,我们可以在Linux下编辑代码了
编辑好的文件是一个.c文件,vim不像
VS一样既可以编写代码也可以运行代码
在Linux中运行代码需要使用:gcc,g++

本章重点:

本篇文章会着重讲解gcc/g++的使用
以及程序翻译的几个过程和对应的文件
最后讲解动态库和静态库的区别和联系

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2. gcc/g++的使用介绍

首先我们要明确一点:
在之前的Linux学习中谈到
Linux中不分文件后缀,所以文本文件可以
设置后缀为txt来提醒读者这是一个文本文件
也可以什么都不写

但是Linux系统不分文件后缀
不代表Linux下的各种程序不分!

今天要学习的gcc和g++就是Linux下的程序
它们是要看文件后缀的!

• gcc: C语言编译器,只能编译C语言

• g++: C++编译器,C/C++都可以编译

gcc/g++使用方法:

1. 生产的可执行程序名字默认为:a.out

gcc code.c

2. 自定义可执行程序的名字

gcc code.c -o 自定义名字

3. 使用C99标准来编译

gcc code.c -std=99

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3. 执行可执行程序

执行可执行程序:

当我们编译好程序后,会在当前目录生成一个
可执行程序,此文件通常是绿色的

此时我们只需要使用以下指令即可运行代码!

./a.out

注:.代表要在当前目录下找可执行文件.必须加上

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4. 程序翻译的四个阶段

虽然现在已经掌握了如何编译并运行代码
但是在C/C++代码的翻译过程中还有四个
阶段值得我们去学习:

1. 预处理阶段
2. 编译阶段
3. 汇编阶段
4. 链接阶段

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4.1 预处理阶段

预处理阶段要做的工作有:

• 头文件展开
• 去掉注释
• 条件编译
• 宏替换

那么预处理阶段过后还是C语言吗?
现在我们用Linux指令来查看一下:

使用指令: gcc -E csdn.c -o csdn.i

指令解释:将程序停留在预处理过程后,生成.i文件

现在我们使用vim编辑器打开.i件:

预处理阶段

可以发现,我们写的代码在最下面
然而上面还有几百行其实就是头文件展开
所谓头文件展开就是:
将头文件的内容拷贝到当前文件
在头文件中有许多空行,这是
因为原先的头文件有注释,此时注释已经没了

注:其他工作大家可自行去验证

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4.2 编译阶段

编译阶段的主要工作是:

• 将C语言翻译为汇编代码

编译阶段过后,就不是C语言了!
现在我们用Linux指令来查看一下:

使用指令: gcc -S csdn.i -o csdn.s

指令解释:将程序停留在编译过程后,生成.s文件

注:可以由.c文件直接使用以上指令变成.s文件

使用vim编辑器打开.s文件:

B站视频描述

可以发现,现在的汇编代码
如果没有了解过是很难读懂的

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4.3 汇编阶段

汇编阶段的主要工作是:

• 将汇编代码变成可重定位二进制文件

汇编阶段过后,文件存放的是二进制信息!
现在我们用Linux指令来查看一下:

使用指令: gcc -c csdn.s -o csdn.o

指令解释: 将程序停留在汇编过程后,形成.o文件

注:这里也可以用.c或.i文件形成.o文件

此时使用vim打开文件是乱码
可以使用指令od查看二进制文件:

B站视频描述

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4.4 链接阶段

链接阶段比较复杂,它大致的流程是这样的:

.o文件 + 系统库 = 可执行程序

在本篇文章的后半段讲完动静态库后再解释!

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5. 库函数的命名和分类(动静态库)

我们在写C语言代码时使用的printf函数
并没有自己实现,然而在stdio.h头文件中
也只有printf函数的说明,那么此函数的
实现是在哪里实现的呢?

引出今天的新内容
查看一个可执行程序依赖的第三方库

使用指令: ldd 可执行程序名

可以发现,在路径lib64里有一个文件叫libc.so.6
这个就是刚刚的C语言程序所要依赖的库

对于库名字的解释:

可见,libc.so.6实际上就是C的标准库!

拓展:Linux和Windows下动静态库命名区别:

• Linux下: .so 是动态库 .a 是静态库

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• Windows下: .ddl 是动态库 .lib 是静态库

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现在我们就可以理解链接过程了
链接过程就是将.o文件和动/静态库结合的过程

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6. 动静态库的区别与优缺点

通俗的来讲,动态库类似于网吧的电脑
而静态库类似于自己家里的电脑

它们的区别是:

• 动态库是共享库,通过函数地址来关联程序
• 静态库是私有库,可以独立运行

动态库: 是C/C++或其他第三方提供的所有方法的集合,被所有程序以动态链接的方式关联起来

静态库: 是C/C++或其他第三方提供的所有方法的集合,被所有程序以拷贝的方式,将需要的代码拷贝至自己的可执行程序当中!

说白了,静态库是将所有代码拷贝过来
而动态库是去找函数的地址调用此函数

动静态库的优缺点:

• 动态库: 优点:形成的可执行程序体积较小,节省资源
  缺点:要找函数地址,会稍慢一点,并且有强依赖性

• 静态库: 优点:无视库,可以独立运行
  缺点: 体积太大,浪费资源

我们在编译代码时,默认使用的是动态库
并且Linux下绝大多数库都是动态库!

如果你想使用静态库编译代码

使用指令: gcc code.c -static

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7.总结以及拓展

总的来说gcc,g++这两个编译器并不难
掌握它们就需要学会使用一些特殊的指令
这里列出一些gcc常用的指令
大家可以下来自己尝试:

拓展: 计算机语言发展史和C/C++的翻译过程

众所周知,计算机只认识二进制码是因为
计算机内的硬件元器件只认识二进制(正电/负电)
最开始和计算机交流是用二进制进行交流
最经典的用具就是二进制打孔胶带

科学家觉得用二进制交流非常不方便!
于是发明了汇编语言,汇编语言和汇编编译器
都是用二进制码写的,当这一过程被完善后
就可以用汇编语言来重新编写汇编编译器了!

有了汇编语言后陆陆续续又发展了许多语言
最经典的莫过于C语言!然而C语言是用汇编
代码编写的,C语言的编译器也是用汇编代码写的
当这一过程成熟后,就可以用C语言程序编写
C语言的编译器了,于是语言才慢慢发展起来

结论:

通过了解C语言的历史我们发现
C语言的翻译过程正是它的历史过程!
先从C语言翻译为汇编,再从汇编翻译为二进制
因为大佬总是懂得站在巨人的肩上,有前人
编写了从汇编到二进制的代码,那么我们就
不用再写直接从C语言到二进制的代码了
一是方便了科学家本身,二是让我们勿忘历史!

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