4.gcc和arm-linux-gcc

1.gcc和arm-linux-gcc有何不同？

2.gcc和arm-linux-gcc常用选项

3.gcc编译过程分析

4.静态连接和动态连接

1.gcc和arm-linux-gcc有何不同？

从本质来讲他们都是编译器，而gcc是linux系统下面用来将代码编译成一个可执行程序的手段。编译出来的是适用于linux系统的可执行二进制文件。可执行程序其实就是一堆的0101二进制机器码。这些机器码代表什么含义只有机器本身能理解。所以你用gcc编译出来的可执行程序只有在linux系统下面可以运行。
举个例子
假设你在Linux系统编译生成了可执行文件，我们本意是要系统打开摄像头，但是如果你在window系统上运行可能就是打开相册。同样的可能这个可执行文件在ARM下面可能是关机。不同系统的机器码含义是不一样的。所以你在linux系统下面写的代码要怎样才能在ARM系统上面跑呢。这就需要用到交叉编译。arm-linux-gcc是什么意思？就是告诉你的编译器，我编写的环境是linux，但是我希望生成的可执行程序是在arm上面跑的。这就是交叉编译。编写环境和执行环境分离的一种手段。

2.gcc和arm-linux-gcc常用选项

gcc的使用方法：

语法：gcc [选项] 文件名

选项与参数

-v	查看gcc编译器的版本，显示gcc执行时的详细过程
-o <file>	Place the output into <file> 指定输出文件名为file，这个名称不能跟源文件名同名
-E	Preprocess only; do not compile, assemble or link 只预处理，不会编译、汇编、链接
-S	Compile only; do not assemble or link 只编译，不会汇编、链接
-c	Compile and assemble, but do not link 编译和汇编，不会链接

例子1：

1.创建一个hello.c文件，使用gcc编译

2.使用命令：gcc hello.c直接编译，生成一个a.out的文件

3.查看文件类型，可以发现是一个可执行文件，直接执行文件a.out,打印输出hello world!

4.但是这里我们一般使用-O选项指定文件输出的，规定输出的文件名是hello

使用命令： gcc -o hello hello.c

3.gcc编译过程分析

一个 C/C++文件要经过预处理(preprocessing)、编译(compilation)、汇编(assembly)和连接(linking)等 4 步才能变成可执行文件，如表所示。在日常交流中通常使用“编译”统称这 4 个步骤，如果不是特指这 4 个步骤中的某一个，本书也依惯例使用“编译”这个统称。

（1）预处理
C/C++源文件中，以“#”开头的命令被称为预处理命令，如包含命令“#include”、宏定义命令“#define”、条件编译命令“#if”、“#ifdef”等。预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些东西输出到一个“.i”文件中等待进一步处理。预处理将用到 arm-linux-cpp 工具。
（2）编译
编译就是把 C/C++代码(比如上述的“.i”文件)“翻译”成汇编代码，所用到的工具为cc1(它的名字就是 cc1，不是 arm-linux-cc1)。
（3）汇编
汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，在 Linux 系统上一般表现为 ELF 目标文件(OBJ 文件)，用到的工具为 arm-linux-as。“反汇编”是指将机器代码转换为汇编代码，这在调试程序时常常用到。
（4）连接
连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件，用到的工具为 arm-linux-ld。

例子：

1.编写一个hello.c文件

2.对这个文件进行预处理

使用命令：gcc -E -o hello.i hello.c

传回window查看hello.i文件

可以看到这个文件有800多行，源程序在最后部分

具体包含了什么东西呢？

①数据类型的定义

在Linux系统中查看这个文件的28行，回到Ubuntu的Linux系统

使用命令：vim /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h +28

3.对hello.i文件进行编译

使用命令：gcc -S -o hello.s hello.i

传回window系统查看

4.对编译后的文件hello.s进行汇编(第二步输出的汇编代码hello.s翻译成符合一定格式的机器代码)

使用命令：gcc -c -o hello.o hello.s

注意：

1）：.o：目标文件(Object file，OBJ 文件)

2）：.a：归档库文件(Archive file)

5.对hello.o文件进行连接（连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件）

使用命令：gcc -o hello hello.o

小结：

1）.在编译过程中，除非使用了 -E, -S, -c选项，或者编译出错，不然最后步骤都是链接。

例子2：

简化上边的编译过程：

分别使用命令：

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -o hello hello.o

解释：gcc对.c文件默认的进行预处理操作，-c选项时编译汇编的操作，汇编操作得到.o文件，通过gcc -o hello hello.o命令对hello.o文件进行链接，得到可执行文件。

例子3：

使用gcc的 -v参数查看系统编译的详细过程

连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件

分别使用命令：

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -v -o hello hello.o

过程如上图所示。

内容如下：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4'--with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64--with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)
COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:
/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64'/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccQEwOva.res-plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro -o hello /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../.. hello.o -lgcc --as-needed -lgcc_s  --no-as-needed-lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

其中：

1）加入系统标准启动文件（OBJ文件）

2）链接库文件（libc）

在hello.c中使用了printf函数，是在libc中实现的

注意： -L 是指明链接的路径，-l指明链接的库文件。而-lc:链接libc库文件（里边有实现printf等函数）

知识点：

①gcc使用 -nostartfiles 参数

表示不连接系统标准启动文件，而标准库文件仍然正常使用

②gcc使用 -nostdlib 参数

表示不连接系统标准启动文件和标准库文件，只是把指定的文件传递给连接器，这个选项常用与编译内核、bootloader等程序，因为他们不需要启动文件和标准库文件。

验证一下：使用-nostdlib 参数，表示不连接系统标准启动文件和标准库文件，看一下会有什么结果，编译是否成功？

分别使用命令：

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -v -nostdlib -o hello hello.o

编译的结果如下，提示错误：

4.静态连接和动态连接

解析：

1）动态链接：使用动态链接库进行链接库进行链接，生成的程序在执行的时候需要加载所需要的动态库才能运行，动态连接生成的程序体积体积较小，但是必须依赖所需的动态库，否则无法运行。

2）静态链接：使用静态库进行链接，生成的程序包含运行所需要的全部库，可以直接运行，不过静态链接生成的程序体积大。

例子：

分别使用动态库链接和静态库链接

查看链接后的文件大小，发现静态链接的文件比动态链接文件大很多

查看静态链接和静态链接是否需要动态库？

使用 ldd 命令查看：