目录

一、简介

二、简单编译

1.预处理

2.编译

3.汇编

4.连接

5.执行

三、多个程序文件的编译

四、检错

五、库文件连接

1.编译成可执行文件

2.链接

3.强制链接时使用静态链接库

六、小结

七、参考文献

一、简介

GCC 是编译工具，它的意思是 GNU C Compiler 。经过了这么多年的发展，GCC 已经不仅仅能支持 C 语言；它现在还支持 Ada 语言、C++ 语言、Java 语言、Objective C 语言、Pascal 语言、COBOL语言，以及支持函数式编程和逻辑编程的 Mercury 语言等等。而 GCC 也不再单只是 GNU C 语言编译器的意思了，而是变成了 GNU Compiler Collection 也即是 GNU 编译器家族的意思了。另一方面，说到 GCC 对于操作系统平台及硬件平台支持，概括起来就是一句话：无所不在。

 Binutils是一组二进制程序处理工具，包括：addr2line、ar、objcopy、objdump、as、ld、 ldd、readelf、 size 等，主要作用如下表所示。

addr2line
用 来将程序地址转换成其所对应的程序源文件及所对应的代码行，也可以得到所对应的函数。该工具将帮助调试器在调试的过程中定位对应的源代码位置。
as
主要用于汇编。
ld
主要用于链接。
ar
主要用于创建静态库。
ldd
用于查看一个可执行程序依赖的共享库。
objcopy
将一种对象文件翻译成另一种格式，譬如将.bin 转换成.elf、或
者将.elf 转换成.bin 等。
objdump
主要的作用是反汇编。
readelf
显示有关 ELF 文件的信息。
size
列出可执行文件每个部分的尺寸和总尺寸，代码段、数据段、总大小等。
ELF 文件
格式如下：

 1.ELF 文件的段

位于 ELF Header 和 Section Header Table 之间的都 是段（Section）。一个典型的 ELF 文件包含下面几个段：
  • text：已编译程序的指令代码段。
  • rodata：ro 代表 read only，即只读数据（譬如常数 const）。
  • data：已初始化的 C 程序全局变量和静态局部变量。
  • bss：未初始化的 C 程序全局变量和静态局部变量。
  • debug：调试符号表，调试器用此段的信息帮助调试。

2.反汇编 ELF

由于 ELF 文件无法被当做普通文本文件打开，如果希望直接查看一个 ELF 文件包 含的指令和数据，需要使用反汇编的方法。
例如对一个hello.c文件进行反汇编：
①使用 objdump -D 对其进行反汇编： 
objdump -D hello
②使用 objdump -S 将其反汇编并且将其 C 语言源代码混合显示出来： 
gcc -o hello -g hello.c //要加上-g 选项
objdump -S hello

二、简单编译

gedit test.c进入文本编译器输入以下代码：

#include <stdio.h>
int main(void)
{printf("Hello World!\n");return 0;
}

接下来输入一步到位的编译命令：

gcc test.c -o test

发现生成了目标文件test，实质上，上述编译过程是分为四个阶段进行的，即预处理(也称预编译，Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编 (Assembly)和连接(Linking)。

1.预处理

gcc -E test.c -o test.i

应用vi tset.i打开生成的test.i文件发现里面存放着test.c经预处理之后的代码。

或者

gcc -E test.c

是直接在命令行窗口中输出预处理后的代码。

gcc的-E选项，可以让编译器在预处理后停止，并输出预处理结果。在本例中，预处理结果就是将stdio.h 文件中的内容插入到test.c中了。

2.编译

预处理之后，可直接对生成的test.i文件编译，生成汇编代码：

gcc -S test.i -o test.s

gcc的-s选项，表示在程序编译期间，在生成汇编代码后，停止；-o输出汇编代码文件 。

3.汇编

生成的汇编代码文件test.s，gas汇编器负责将其编译为目标文件，如下：

gcc -c test.s -o test.o

或者使用 Binutils 中的 as 将 hello.s 文件汇编生成目标文件

as -c test.s -o test.o
注意：test.o 目标文件为 ELF（Executable and Linkable Format）格式的可重定向文件。

4.连接

gcc连接器是gas提供的，负责将程序的目标文件与所需的所有附加的目标文件连接起来，最终生成可执行文件。附加的目标文件包括静态连接库和动态连接库。

将上面生成的test.o文件与Ｃ标准输入输出库进行连接，最终生成程序test。

gcc test.o -o test

静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行 文件会比较大。链接器将函数的代码从其所在地（不同的目标文件或静态链 接库中）拷贝到最终的可执行程序中。为创建可执行文件，链接器必须要完 成的主要任务是：符号解析（把目标文件中符号的定义和引用联系起来）和 重定位（把符号定义和内存地址对应起来然后修改所有对符号的引用）。
动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统 中把相应动态库加载到内存中去。
链接器链接后生成的最终文件为 ELF 格式可执行文件，一个 ELF 可执行文件通常被链接为不同的段，常见的段譬如.text、.data、.rodata、.bss 等段。
生成的 ELF 可执行文件的大小（使用 Binutils 的 size 命令查看）和链接的动态库（使用 Binutils 的 ldd 命令查看）。

5.执行

最后输入./test执行程序，输出结果：

三、多个程序文件的编译

通常整个程序是由多个源文件组成的，相应地也就形成了多个编译单元，使用GCC能够很好地管理这些编译单元。假设有一个由sub1.c、sub2.c和 main2.c三个源文件组成的程序，为了对它们进行编译，并最终生成可执行程序main，可以使用下面这条命令：

gcc sub1.c sub2.c main.c -o main

如果同时处理的文件不止一个，GCC仍然会按照预处理、编译和链接的过程依次进行。

上面这条命令大致相当于依次执行如下四条命令：

gcc -c sub1.c -o sub1.o
gcc -c sub2.c -o sub2.o
gcc -c main.c -o main.o
gcc sub1.o sub2.o main.o -o main

四、检错

gcc -pedantic main.c -o main

 -pedantic编译选项并不能保证被编译程序与ANSI/ISO C标准的完全兼容，它仅仅只能用来帮助Linux程序员离这个目标越来越近。或者换句话说，-pedantic选项能够帮助程序员发现一些不符合 ANSI/ISO C标准的代码，但不是全部，事实上只有ANSI/ISO C语言标准中要求进行编译器诊断的那些情况，才有可能被GCC发现并提出警告。

除了-pedantic之外，GCC还有一些其它编译选项也能够产生有用的警告信息。这些选项大多以-W开头，其中最有价值的当数-Wall了，使用它能够使GCC产生尽可能多的警告信息。

gcc -Wall main.c -o main

GCC给出的警告信息虽然从严格意义上说不能算作错误，但却很可能成为错误的栖身之所。一个优秀的Linux程序员应该尽量避免产生警告信息，使自己的代码始终保持标准、健壮的特性。所以将警告信息当成编码错误来对待，是一种值得赞扬的行为！所以，在编译程序时带上-Werror选项，那么GCC会在所有产生警告的地方停止编译，迫使程序员对自己的代码进行修改，如下：

gcc -Werror main.c -o main

五、库文件连接

开发软件时，完全不使用第三方函数库的情况是比较少见的，通常来讲都需要借助许多函数库的支持才能够完成相应的功能。从程序员的角度看，函数库实际上就是一些头文件（.h）和库文件（so、或lib、dll）的集合。

Linux下的大多数函数都默认将头文件放到/usr/include/目录下，而库文件则放到/usr/lib/目录下；Windows所使用的库文件主要放在Visual Stido的目录下的include和lib，以及系统文件夹下。但也有的时候，我们要用的库不再这些目录下，所以GCC在编译时必须用自己的办法来查找所需要的头文件和库文件。

例如我们的程序test.c是在linux上使用c连接mysql，这个时候我们需要去mysql官网下载MySQL Connectors的C库，下载下来解压之后，有一个include文件夹，里面包含mysql connectors的头文件，还有一个lib文件夹，里面包含二进制so文件libmysqlclient.so

其中inclulde文件夹的路径是/usr/dev/mysql/include,lib文件夹是/usr/dev/mysql/lib。

1.编译成可执行文件

首先我们要进行编译test.c为目标文件，这个时候需要执行

gcc –c –I /usr/dev/mysql/include test.c –o test.o

2.链接

最后我们把所有目标文件链接成可执行文件:

gcc –L /usr/dev/mysql/lib –lmysqlclient test.o –o test

Linux下的库文件分为两大类分别是动态链接库（通常以.so结尾）和静态链接库（通常以.a结尾），二者的区别仅在于程序执行时所需的代码是在运行时动态加载的，还是在编译时静态加载的。

3.强制链接时使用静态链接库

默认情况下， GCC在链接时优先使用动态链接库，只有当动态链接库不存在时才考虑使用静态链接库，如果需要的话可以在编译时加上-static选项，强制使用静态链接库。

在/usr/dev/mysql/lib目录下有链接时所需要的库文件libmysqlclient.so和libmysqlclient.a，为了让GCC在链接时只用到静态链接库，可以使用下面的命令:

gcc –L /usr/dev/mysql/lib –static –lmysqlclient test.o –o test

静态库链接时搜索路径顺序：

1. ld会去找GCC命令中的参数-L
2. 再找gcc的环境变量LIBRARY_PATH
3. 再找内定目录 /lib /usr/lib /usr/local/lib 这是当初compile gcc时写在程序内的

动态链接时、执行时搜索路径顺序:

1. 编译目标代码时指定的动态库搜索路径
2. 环境变量LD_LIBRARY_PATH指定的动态库搜索路径
3. 配置文件/etc/ld.so.conf中指定的动态库搜索路径
4. 默认的动态库搜索路径/lib
5. 默认的动态库搜索路径/usr/lib

有关环境变量：
LIBRARY_PATH环境变量：指定程序静态链接库文件搜索路径
LD_LIBRARY_PATH环境变量：指定程序动态链接库文件搜索路径

六、小结

Linux系统下的Gcc是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器。Gcc编译器能将C、C++语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、连接成可执行文件，如果没有给出可执行文件的名字，gcc将生成一个名为a.out的文件。同时Gcc还能进行多文件同时编译，大大提高了程序运行的效率。

七、参考文献

Linux GCC常用命令 - ggjucheng - 博客园1简介2简单编译2.1预处理2.2编译为汇编代码(Compilation)2.3汇编(Assembly)2.4连接(Linking)3多个程序文件的编译4检错5库文件连接5.1编译成可执行文件5.2链https://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2011/12/14/2287738.html

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