gcc学习

GCC 自动识别的常用扩展名

以c语言的方式编译当前文件(即为demo)

gcc -xc demo

GCC 常用编译选项

GCC 生成 a.out 的过程

1.预处理

预处理过程主要是处理那些源文件和头文件中以#开头的命令，比如 #include、#define、#ifdef 等。预处理的规则一般如下：

• 将所有的#define删除，并展开所有的宏定义。
• 处理所有条件编译命令，比如 #if、#ifdef、#elif、#else、#endif 等。
• 处理#include命令，将被包含文件的内容插入到该命令所在的位置，这与复制粘贴的效果一样。注意，这个过程是递归进行的，也就是说被包含的文件可能还会包含其他的文件。
• 删除所有的注释//和/* ... */。
• 添加行号和文件名标识，便于在调试和出错时给出具体的代码位置。
• 保留所有的#pragma命令，因为编译器需要使用它们。

预处理的结果是生成.i文件。.i文件也是包含C语言代码的源文件，只不过所有的宏已经被展开，所有包含的文件已经被插入到当前文件中。当你无法判断宏定义是否正确，或者文件包含是否有效时，可以查看.i文件来确定问题。

在 GCC 中，可以通过下面的命令生成.i文件：
gcc -E demo.c -o demo.i-E表示只进行预编译。
gcc -E -C demo.c -o demo.i 此处的 -C 参数是阻止 GCC 删除源文件和头文件中的注释

对于指定 #include 搜索路径的几个选项，作用的先后顺序如下：

• 对于用 #include "" 引号形式引入的头文件，首先搜索当前程序文件所在的目录，其次再前往 -iquote 选项指定的目录中查找；
• 前往 -I 选项指定的目录中搜索；
• 前往 -isystem 选项指定的目录中搜索；
• 前往默认的系统路径下搜索；
• 前往 -idirafter 选项指定的目录中搜索。

2.编译

编译就是把预处理完的文件进行一些列的词法分析、语法分析、语义分析以及优化后生成相应的汇编代码文件。
在 GCC 中，可以使用下面的命令生成.s文件：
gcc -S demo.i -o demo.s或gcc -S demo.c -o demo.s

如果想提高文件内汇编代码的可读性，可以借助 -fverbose-asm 选项，GCC 编译器会自行为汇编代码添加必要的注释: gcc -S demo.c -fverbose-asm

3.汇编

汇编的过程就是将汇编代码转换成可以执行的机器指令。大部分汇编语句对应一条机器指令，有的汇编语句对应多条机器指令,汇编的结果是产生目标文件，在 GCC 下的后缀为.o，在 Visual Studio 下的后缀为.obj。

通过为 gcc 指令添加 -c 选项（注意是小写字母 c），即可让 GCC 编译器将指定文件加工至汇编阶段，并生成相应的目标文件。

得到生成目标文件之后，接下来就可以直接使用 gcc 指令继续执行链接操作，例如：
gcc demo.o -o demo

4.链接

目标文件已经是二进制文件，与可执行文件的组织形式类似，只是有些函数和全局变量的地址还未找到，程序不能执行。链接的作用就是找到这些目标地址，将所有的目标文件组织成一个可以执行的二进制文件。

链接器把多个二进制的目标文件（object file）链接成一个单独的可执行文件。在链接过程中，它必须把符号（变量名、函数名等一些列标识符）用对应的数据的内存地址（变量地址、函数地址等）替代，以完成程序中多个模块的外部引用。而且，链接器也必须将程序中所用到的所有C标准库函数加入其中。对于链接器而言，链接库不过是一个具有许多目标文件的集合，它们在一个文件中以方便处理。

当把程序链接到一个链接库时，只会链接程序所用到的函数的目标文件。在已编译的目标文件之外，如果创建自己的链接库，可以使用 ar 命令。

标准库的大部分函数通常放在文件 libc.a 中（文件名后缀.a代表“achieve”，译为“获取”），或者放在用于共享的动态链接文件 libc.so 中（文件名后缀.so代表“share object”，译为“共享对象”）。这些链接库一般位于 /lib/ 或 /usr/lib/，或者位于 GCC 默认搜索的其他目录。

当使用 GCC 编译和链接程序时，GCC 默认会链接 libc.a 或者 libc.so，但是对于其他的库（例如非标准库、第三方库等），就需要手动添加。

GCC 的-l选项（小写的 L）可以让我们手动添加链接库。
例如，我们的main.c函数如下：

#include <stdio.h>      /* printf */
#include <math.h>       /* cos */
#define PI 3.14159265
int main ()
{
    double param, result;
    param = 60.0;
    result = cos ( param * PI / 180.0 );
    printf ("The cosine of %f degrees is %f.\n", param, result );
    return 0;
}

为了编译这个 main.c，必须使用-l选项，以链接数学库：gcc main.c -o main.out -lm
数学库的文件名是 libm.a。前缀lib和后缀.a是标准的，m是基本名称，GCC 会在-l选项后紧跟着的基本名称的基础上自动添加这些前缀、后缀，本例中，基本名称为 m。

链接其它目录中的库

1. 把链接库作为一般的目标文件，为 GCC 指定该链接库的完整路径与文件名。
   例如，如果链接库名为 libm.a，并且位于 /usr/lib 目录，那么下面的命令会让 GCC 编译 main.c，然后将 libm.a 链接到 main.o：
   gcc main.c -o main.out /usr/lib/libm.a
2. 使用-L选项，为 GCC 增加另一个搜索链接库的目录：
   gcc main.c -o main.out -L/usr/lib -lm
3. 把包括所需链接库的目录加到环境变量 LIBRARYPATH 中。

gcc 一次处理多个文件

一条 gcc（g++）指令往往可以一次性处理多个文件。以编译 demo1.c 和 demo2.c 为例，可以执行如下指令：
gcc -c demo1.c demo2.c，会对应生成 demo1.o 和 demo2.o
注意：不能使用gcc demo1.c demo2.c，只能使用 -c 参数

可以使用 gcc 同时处理多个文件的情况：

• 将多个 C（C++）源文件加工为汇编文件或者目标文件；
• 将多个 C（C++）源文件或者预处理文件加工为汇编文件或者目标文件；
• 将多个 C（C++）源文件、预处理文件或者汇编文件加工为目标文件；
• 同一项目中，不同的源文件、预处理文件、汇编文件以及目标文件，可以使用一条 gcc 指令，最终生成一个可执行文件。

因此，编译一个多文件项目（例如含有main.c，myfun.c）可以：
gcc -c myfun.c main.c
会对应生成 main.o 和 myfun.o 文件
然后进行链接：gcc myfun.o main.o -o

或者直接简写为：gcc myfun.c main.c -o main

当源文件太多时，我们可以使用：gcc *.c -o main

静态库

在 Linux 发行版系统中，静态链接库文件的后缀名通常用 .a 表示；在 Windows 系统中，静态链接库文件的后缀名为 .lib

静态库制作：
ar rcs 静态链接库名称 目标文件1 目标文件2 ...
例如：ar rcs libmymath.a add.o sub.o div.o

静态库使用：
在程序的链接阶段，将静态链接库和其他目标文件一起执行链接操作，从而生成可执行文件
gcc -static main.o libmymath.a

如果无法找到静态库：
gcc main.o -static -L /root/demo/ -lmymath
-L（大写的 L）选项用于向 GCC 编译器指明静态链接库的存储位置（可以借助 pwd 指令查看具体的存储位置）； -l（小写的 L）选项用于指明所需静态链接库的名称，注意这里的名称指的是 xxx 部分，且建议将 -l 和 xxx 直接连用（即 -lxxx），中间不需有空格。

动态库

采用动态链接库实现链接操作时，程序文件中哪里需要库文件的功能模块，GCC 编译器不会直接将该功能模块的代码拷贝到文件中，而是将功能模块的位置信息记录到文件中，直接生成可执行文件。
采用动态链接库生成的可执行文件运行时，GCC 编译器会将对应的动态链接库一同加载在内存中，由于可执行文件中事先记录了所需功能模块的位置信息，所以在现有动态链接库的支持下，也可以成功运行。

在 Linux 发行版系统中，动态链接库的后缀名通常用 .so 表示；在 Windows 系统中，动态链接库的后缀名为 .dll。

动态库的创建：

1. 直接使用源文件创建动态链接库，采用 gcc 命令实现的基本格式如下：
   gcc -fpic -shared 源文件名... -o 动态链接库名
   -shared 选项用于生成动态链接库；-fpic（还可写成 -fPIC）选项的功能是，令 GCC 编译器生成动态链接库（多个目标文件的压缩包）时，表示各目标文件中函数、类等功能模块的地址使用相对地址，而非绝对地址。这样，无论将来链接库被加载到内存的什么位置，都可以正常使用。

例如：gcc -fpic -shared add.c sub.c div.c -o libmymath.so

2. 先使用 gcc -c 指令将指定源文件编译为目标文件,在此基础上，接下来利用上一步生成的目标文件，生成动态链接库
   gcc -c -fpic add.c sub.c div.c 此处必须使用-fpic,保证后续生成动态链接库并能正常使用
   gcc -shared add.o sub.o div.o -o libmymath.so

动态库的使用：
生成可执行文件:gcc main.c libmymath.so -o main
直接执行会无法找到 libmymath.so 动态链接库

运行由动态链接库生成的可执行文件时，必须确保程序在运行时可以找到这个动态链接库。常用的解决方案有如下几种：

• 将链接库文件移动到标准库目录下（例如 /usr/lib、/usr/lib64、/lib、/lib64）；
• 在终端输入export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:xxx，其中 xxx 为动态链接库文件的绝对存储路径（此方式仅在当前终端有效，关闭终端后无效）；
• 修改~/.bashrc 或~/.bash_profile 文件，即在文件最后一行添加export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:xxx（xxx 为动态库文件的绝对存储路径）。保存之后，执行source .bashrc指令（此方式仅对当前登陆用户有效）。

GCC 编译器生成可执行文件时，默认情况下会优先使用动态链接库实现链接操作，除非当前系统环境中没有程序文件所需要的动态链接库，GCC 编译器才会选择相应的静态链接库。如果两种都没有（或者 GCC 编译器未找到），则链接失败。