GCC

GCC简介

GNU 是 GNU's Not Unix!的递归缩写。
GNU是一个技术组织。GNU计划，又称革奴计划，目标是创建一套完全自由的软件操作系统。

GCC 是由GNU开发的能够编译多种编程语言的编译器。

• 最初，GCC是指GNU C Compiler（GNU C语言编译器），只能处理C语言。
• 随着时间发展，GCC 项目扩展了功能，开始支持多种编程语言（C++, Objective-C, Fortran, Ada, Go, D 等）。因此，GCC 现在的官方含义是 “GNU Compiler Collection” (GNU 编译器套件)。它是一个包含多种语言编译器的集合。

gcc常用参数

选项	说明
-v/–version	查看gcc的版本
-I（大写的i）	编译的时候指定头文件路径，不然头文件找不到
-c	将汇编文件转换成二进制文件，得到.o文件
-g	gdb调试的时候需要加
-D	编译的时候指定一个宏（调试代码的时需要使用，例如printf函数，如果没有宏， 则#ifdef DEBUG的内容不起作用，但是这种函数太多对程序性能有影响）
-wall	添加警告信息
-On	-O是优化代码，n是优化级别：1，2，3

gcc工作流程

gcc工作流程，即编译汇编的四个阶段：预处理（预编译）、编译、汇编和链接。

1. 预处理（-E）

   gcc -E test.c -o test.i
   

   执行预处理，由源代码test.c 生成 test.i 源文件/中间文件。

2. 编译（-S）

   gcc -S test.i -o test.s
   

   由 test.i临时文件 生成 test.s 汇编文件。

   gcc -S test.c
   

   执行预处理和编译，输出 test.s 汇编文件。

3. 汇编（-c）

   gcc -c test.s -o test.o
   

   由 test.s 汇编文件 生成 test.o 二进制目标文件。

   gcc -c test.i -o test.o
   

   执行 编译、汇编。

   gcc -c test.c
   

   执行 预处理、编译、汇编。

4. 链接

   gcc test.o -o test
   

   将目标文件（.o）链接到一起生成可执行程序（可执行文件），静态库文件（.a）直接嵌入可执行程序，对于动态库（.so）可执行程序中记录依赖关系。

• 核心动作是 “链接目标文件(.o)生成可执行程序”
• 静态库和动态库的处理是 对可执行程序的修饰操作
  • 静态库 .a 本质是目标文件的集合（ar打包的多个.o），其代码被复制到可执行文件内部
  • 动态库 .so 只会在可执行文件中记录库名和符号引用（通过 ldd 可查看）

flowchart LR
    开始
    -->|hello.c<br/>源代码（文本文件）| preprocessor[预处理器<br/>（cpp）]
    -->|hello.i<br/>被修改的源代码（文本）| compiler[编译器<br/>（cc1）]
    -->|hello.s<br/>汇编代码文件（文本）| as[汇编器<br/>（as）]
    as-->obj[hello.o<br/>目标文件（二进制）]

    subgraph "链接阶段"
    obj--> link[链接器<br/>（ld）]

    obj2[其他目标文件（二进制）<br/>如 printf.o]--> link

    link-->|链接| exe[hello<br/>可执行文件（二进制）]

    static[静态库（.a）]-->|直接嵌入| exe
    shared[动态库/共享库（.so）]-->|记录依赖| exe
    end

    H[系统动态库<br/>如：ld-linux.so] -->|运行时加载| exe

静态库 和 动态库

简介

库是二进制文件，.o文件，由源代码经过 预处理、编译、汇编 生成。

静态库

Linux下，静态库（Static Library），扩展名为.a。

制作静态库

准备源代码，下面已foo.c文件为例。

// foo.c

#include<stdio.h>

void foo(void)
{
    printf("Here is a static library\n");
}

将 foo.c 编译成静态库 libfoo.a：

gcc -c foo.c  # 生成 foo.o 目标文件

ar rcs libfoo.a foo.o  # ar打包.o文件（可以是多个），生成 libfoo.a 静态库

使用静态库

示例，test.c 文件，调用 foo函数：

// test.c
#include<stdio.h>

void foo(void);

int main(void)
{
    printf("Hello,this is a test!\n");
    foo();
    return 0;
}

编译 test.c 并链接到静态库 libfoo.a：

# 方法1
gcc test.c -static libfoo.a -o test

# 方法2，-L 指定库的搜索路径，. 或 ./ 表示当我目录；-l指定库名（掐头去尾）
gcc test.c -static -L./ -lfoo -o test

-static选项可以省略。

动态库

Linux下，动态库（Dynamic Library）又称共享库（Shared Library），扩展名为.so。

制作共享库

准备源代码，下面创建一个fuu.c文件，进行演示，内容如下：

// fuu.c

#include<stdio.h>

void fuu(void)
{
    printf("Here is a shared library\n");
}

将其编译为动态库/共享库（由于动态库可以被多个进程共享加载，所以需要使用 -fPIC 选项生成位置无关的代码。

# 方法1
gcc fuu.c -shared -fPIC -o libfuu.so
# 方法2
gcc fuu.c -c -fPIC
gcc -shared fuu.o -o libfuu.so

使用共享库

示例文件 test.c，调用 fuu函数：

// test.c
#include<stdio.h>

void fuu(void);

int main(void)
{
    printf("Hello,this is a test!\n");
    fuu();
    return 0;
}

编译 test.c 并链接共享库 libfuu.so：

# 方法1 动态库在当前目录
gcc test.c libfuu.so -o test

# 方法2 -L 选项指定库的路径，.表示当前目录；-l指定动态库名称
gcc test.c -L. -lfuu -o test

但是此时运行 test 程序失败
原因是找不到 libfuu.so 共享库
这是因为 libfuu.so 并不在 Linux 系统的默认搜索目录中，解决办法是我们主动告诉系统，libfuu.so 共享库在哪里。

1. 方式一：设置环境变量LD_LIBRARY_PATH

   # 示例：
   export LD_LIBRARY_PATH=$(pwd)
   export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$(pwd)
   

   将 libfuu.so 所在的当前目录添加到 LD_LIBRARY_PATH 变量，再次执行 test。

2. 方式二：使用 rpath 将共享库位置嵌入到程序

   gcc test.c -L. -lfuu -Wl,-rpath=`pwd` -o test
   

   rpath 即 run path，是种可以将共享库位置嵌入程序中的方法，从而不用依赖于默认位置和环境变量。
   这里在链接时使用 -Wl,-rpath=/path/to/yours 选项，-Wl 会发送以逗号分隔的选项到链接器，注意逗号分隔符后面没有空格哦。

3. 方式三：将 libfuu.so 共享库添加到系统路径 /usr/lib/

   sudo cp libfuu.so /usr/lib/
   

   执行程序 ./test 。

经过以上步骤，如果 test 程序仍然运行失败：

• 请尝试执行 ldconfig 命令更新共享库的缓存列表。
• 此时，再次查看 test 程序的共享库依赖

  ldd test
  

  可以看到 libfuu.so 已经被发现了，其中 /lib 是 /usr/lib 目录的软链接。

gcc 和 g++

编译C++代码，我们通常使用g++编译器。实际上也可以使用 gcc。

一次完成 预处理、编译、汇编、链接：

gcc -o main main.cpp -lstdc++  # 链接时使用 C++标准库
gcc -o main main.cpp -lstdc++ -std=c++11  # 指定C++版本，如c++11

分步完成：

gcc -o main.ii -E main.cpp   # 预处理
gcc -o main.s -S main.ii     # 编译
gcc -o main.o -c main.s      # 汇编
gcc -o main main.o -lstdc++             # 链接
gcc -o main main.o -lstdc++ -std=c++11  # 链接 指定C++版本

g++只是将gcc默认语言设为C++的一个特殊版本。