【Linux】Linux中gcc/g++的使用

• 本期主题：程序的编译过程和gcc/g++的使用

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🍁 1.背景知识

预处理（进行宏替换，去注释，头文件的展开，条件编译)
编译（生成汇编)
汇编（生成机器可识别代码）
连接（生成可执行文件或库文件)

🍁 2.gcc如何完成编译

格式: gcc /g++[选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

2.1.预处理(进行宏替换)

预处理功能主要包括宏定义,头文件的展开,条件编译,去注释等。
预处理指令是以#号开头的代码行。
实例: g++ –E test.cpp –o test.i
选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C++原始程序

写一段测试代码

执行指令

用vim打开预处理后的test.i文件。
并和源文件进行比对：可以清楚的看到预处理阶段，源程序做的那些事情。
可以看到预处理后的还是C语言的程序。

结果就是这个

可以测试条件编译（在源文件里面定义，和在外面定义都一样）
也就是宏的命令行定义。

深层理解：
我们可以看到，预处理阶段，会把头文件拷贝到源文件里面，所以这个头文件一定在我们系统中存在，或者在库中存在，就相当于我们在某一个平台写代码的时候，这个头文件不是写着玩的，而是这个必须在系统中确确实实存在，在Linux下的头文件在 " ./usr/include/stdio.h"。
头文件存在的意义：
帮我们写代码，支持代码自动补齐。

可以使用vim打开看一看系统中的头文件，

2.2.编译（生成汇编）

在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查 无误后,gcc 把C语言代码翻译成汇编语言。 用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。 实例: gcc –S test.i –o test.s

打开里面是汇编语言，都是一些助记符，这就汇编语言。汇编语言和体系结构有很大关系。

但是汇编语言并不能被计算机直接执行，下一步就是汇编生成二进制

2.3.汇编（生成机器可识别代码）

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件（汇编语言）转成二进制目标文件 读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了 实例: gcc –c test.s –o test.o

执行汇编阶段的指令

用vim打开汇编阶段生成的 二进制目标文件。
可以看到此时我们已经看不懂了。

只能使用指令： "od test.o" 用二进制方式打开。

深入理解：
这里已经是一个机器可以识别的二进制目标文件，但是还是不能被执行。上面的三个步骤都只是在编译自己的代码，最后我们还要进行最后一步，就是链接c标准库，我们调用的一系列C语言函数，都是c标准库里面提前写好的，并且以及完成前三部预处理，编译，汇编。也是一个二进制目标文件。

2.4.连接（生成可执行文件或库文件）

把你写的代码和c标准库中的代码合起来。生成一个可执行程序。
实例：gcc test.o -o test

链接完成后就生成了可执行程序（可执行的二进制文件，包含库加你的代码）

帮助记忆：
看见盘的左上角 ESc 分别对应预处理，编译，汇编的指令。形成的临时文件对应后缀为 iso
gcc -(ESc) ------ test.(iso)

🍁 3.函数库（重要知识点）

3.1.动态链接和静态链接（感性的认识）

重要前提：
我们要清楚我们自己写的代码，和库是两码事。C标准库是别人已经给我们准备好的，让我们直接使用。我们的程序中用到的C语言函数（scanf ，printf，，，），其实我们自己只是写了函数的调用，并没有对应的实现！只有在链接的时候，对应的实现，才和我们的代码关联起来了。
链接的本质：
我们调用库函数的时候，和标准库是 怎么进行关联的。关联方式不同就是动态链接和静态链接的不同。

3.2.动态链接和静态链接（具体认识）

举个好认识的例子：小明去网吧的例子。

先直接编译链接出一个可执行程序

file test ，查看文件的具体信息。

ldd test ：查看可执行程序依赖的动态库列表。

可以看到 Linux下默认使用的动态链接，使用的是静态库。

在Linux下库的命名：
动态库：libXXXX.so（XXXX为库的名称）
静态库：libXXXX.a（XXXX为库的名称）

选项-static 使用静态链接（注意自己是否安装静态库，后面有安装说明）

首先我们看到 静态链接的可执行程序大小比动态链接多很多。

Linux下的指令都是使用的动态库，所以电脑的动态库一定不能删除。
用这个库只有一个，但是这么多指令，这么多C语言成语程序，所以动态库也叫共享库。
所以以后我们写好的C语言程序我们就可以直接使用，可以共享同一个共享库。

静态链接的时候和动态库没有关系，拷贝的是"libc.a"静态库的东西。

一般系统会自动携带动态库：因为系统运行也需要动态库
不会自带静态库，需要我们自己安装静态库。

安装静态库指令：sudo yum install glibc -static

file静态链接的可执行程序。就可以看到静态链接完成。

3.3.c++的动静链接

c++中也和C语言相同默认是动态链接。

可以看到c++也有自己的动态库。
也可以-static 静态链接，也是需要自己安装的。
安装指令：sudo yum insatll -y libstdc++-static
和C语言相同。

系统为了支持我们编程，会给我们提供：标准库和标准库的 ".h"。
所以得到：我们的代码+库中的代码 == 可执行程序

上面我们讲到的，不只是在Linux下有效，在Windows下也是一样的原理。

window下的:
静态库：xxxx.dll
静态库：xxx.lib

🍁 4. gcc选项

-E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面 -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接 -c 编译到目标代码 -o 文件输出到 文件 -static 此选项对生成的文件采用静态链接 -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。 -shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库. -O0 -O1 -O2 -O3 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 -w 不生成任何警告信息。 -Wall 生成所有警告信息。