【Linux】编译器gcc/g++ 、程序翻译过程、动静态库

参考文章：编译器-gcc/g++与调试器-gdb的使用

1.gcc/g++ Linux编译器

1.1. gcc与g++的安装

g++与gcc的安装指令：

sudo提权/root 的权限下，才能进行安装

 yum install gccyum install g++

1.2. gcc与g++用法

两者用法基本一致

1.2.1.gcc用法

注意：gcc只能编译C语言

（1）执行后会默认在该目录下形成一个 a.out 的文件

gcc + 文件名      

（2）-o 后面+生成指定文件
-o 的位置随意，但是后面必须是新的指定文件

gcc -o 可执行文件a .c文件     //编译该.c文件，生成一个名为a的可执行文件
gcc .c文件 -o 文件名M      //编译该.c文件，生成一个名为a的可执行文件

1.2.2. g++用法

注意：g++既可以编译C++，也可以编译C语言

（1）执行后会默认在该目录下形成一个 a.out 的文件

g++ + 文件名      

（2）-o 后面+生成指定文件
-o 的位置随意，但是后面必须是新的指定文件

g++ -o  A .cpp文件     //编译该.cpp文件，生成一个名为A的可执行文件
g++ .cpp文件 -o A  //编译该.cpp文件，生成一个名为A的可执行文件

1.3. 程序翻译的过程

1.3.1. 前提知识：

语言的发展：二进制语言 ->汇编语言 - >C语言 - >C++，java，python

问题：

先有语言还是先有该语言对应的编译器呢？例如，先有汇编语言呢，还是先有用汇编语言写的编译器呢？ 先有该语言。

假设现在有汇编语言，那么二进制语言、以及对应的二进制编译器（该编译器可以把汇编语言，翻译成二进制语言），都已经存在了。

因为编译器本身就是个软件，因此利用二进制编译器，来编写汇编语言组成的新编译器。

然后使用新的编译器（汇编语言编译器），去编译和完善自身的代码。

同样，第一个把c语言编译器，肯定是利用汇编语言所写能够让C语言变为汇编语言的编译器。这是语言和编译器的自举的过程。

编译器的自举是指能够直接或间接地编译自己的编译器。
实现自举的过程中，开发者需要用目标语言编写一个简易版本的编译器。接着利用已有的编译器（可能是另一个语言的编译器）来编译这个新编写的编译器。然后，使用新编译出来的编译器去编译和完善原先的源代码，不断迭代这个过程，直到编译器能足够处理自身语言的复杂性。
程序翻译的过程，就是从其他语言翻译为计算机能够识别二进制语言的过程，和上面的语言发展方向相反。

1.3.2. 预处理（语言种类不变）

预处理功能主要包括

• 头文件展开：将头文件部分内容拷贝到源文件，有对应的拷贝条件
• 宏替换
• 条件编译
• 去注释
  预处理指令是以#号开头的代码行。

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 gcc –E test.c –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

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条件编译用途：

应用：

• 对软件的专业版、普通版，这些功能不同的版本进行裁剪，实现功能的不同。
• 防止头文件被重复包含
  我们可以通过给编译器传递不同的宏值，来进行对代码的动态裁剪。

gcc test.c -o test -D VERSION1=1

1.3.3. 编译（生成汇编语言）

编译阶段，gcc/g++首先检查代码的规范性、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，将代码翻译成汇编语言。

gcc -S test.i -o test.s

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。
-o选项是指目标文件，“ .s ”文件为已经过翻译的原始程序。

1.3.4. 汇编（生成二进制文件）

把上阶段的汇编文件，转为二进制（可重定位目标二进制文件）。

注意：该文件是不能够执行的**。**

gcc –c test.s –o test.o

-c选项可以得到汇编代码转化为“.o ”的二进制目标代码。

1.3.5. 链接

链接的主要任务就是将生成的各个“ .o ”文件进行链接，与系统中的库建立联系，生成可执行文件。

gcc/g++不带-E、-S、-c选项时，就默认生成预处理、编译、汇编、链接全过程后的文件。

gcc test.o –o test

若不用-o选项指定生成文件的文件名，则默认生成的可执行文件名为a.out。

2. 函数库

在我们编写代码时时常需要使用库函数中的函数，比如stdio.h中的printf函数，但当我们展开stdio.h文件后发现也只是有printf的函数声明，那么这些库函数的定义放在哪里了呢？

2.1. ldd 查看可执行文件的使用的函数库

查看的是动态链接，形成的可执行文件，依赖的共享库

ldd 可执行文件

就以stdio.h头文件举例，里面的库函数实现在了名为libc.so.6（C标准库）的库文件中。在没有特别指定时，gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，也就是链接到 libc.so.6 库函数中去，这样就能实现printf函数了，而这也就是链接的作用。

平台要支持开发，就必须要提前在系统中安装 语言的标准头文件+库文件!

3. 动静态库

• 库分为动态库与静态库
  • 在linux中，动态库文件以.so结尾， 静态库以.a结尾。
  • 在windows中，动态库文件以.dll结尾， 静态库以.lib结尾。
    动静态****库本质就是一个文件，里面包含了很多已经被编译好的代码。

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3.1. 动静态库定义

静态库：

指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件当中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了，静态库一般以.a为后缀。

动态库：

在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件当中，而是在程序运行时由链接文件加载库，这样可以节省系统的开销，动态库一般以.so为后缀。

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3.2. 动静态库的优缺点

• 动态库（链接方式：动态链接）

  • 优点：比较节省资源，不会出现太多的重复代码 。
    • 资源：磁盘，内存，网络等资源（例如：写了一个项目，里面有多个文件，这里文件中调用了很多个库里面的函数，虽然调用了很多函数，但是实现就只有一个，不会造成代码冗余的问题）
  • 缺点：对库的依赖性强，一旦库出现问题，那么所有使用了该库的程序全部都无法运行。

• 静态库（链接方式：静态链接）

  • 优点：不依赖库（因为静态链接是将库文件代码直接拷贝到可执行文件中），可以在同类型平台中都直接运行。（同类型平台：都是Ubuntu）
  • 缺点：体积比较大，比较浪费资源，会出现太多的重复代码 （资源：磁盘，内存，网络等资源。）

3.3. 如何切换使用动静态库

动态链接：gcc -o 可执行程序名称 源文件（gcc默认使用动态链接）

静态链接：gcc -o 可执行程序名称 源文件 -static

如果想要使用静态链接？就需要 先安装 静态库
C/C++静态库的安装：命令

sudo yum install glibc-static libstdc++-static

file查看可执行文件的链接方式