Linux GCC 常用命令

Linux GCC 常用命令与汇编

文章目录

Linux GCC 常用命令与汇编
- 1 、简介
- 2 、简单编译
- - 2.1 预处理
  - 2.2 编译为汇编代码
  - 2.3 汇编(Assembly)
  - 2.4 连接(Linking)
- 3 、多个程序文件
- 4、检错
- 5 、库文件连接
- - 5.1 编译成可执行文件
  - 5.2 链接
  - 5.3 强制链接时使用静态链接库
- 6、汇编
- 7、链接
- 8、分析ELF文件
- - 8.1ELF 文件的段
  - 8.2反汇编 ELF

1 、简介

GCC 的意思也只是 GNU C Compiler 而已。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

2 、简单编译

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

这个程序，一步到位的编译指令是:

gcc test.c -o 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)

2.1 预处理

gcc -E test.c -o test.i 或 gcc -E test.c

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

2.2 编译为汇编代码

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

生成的汇编程序 hello.s 的代码片段如下

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

2.3 汇编(Assembly)

对于上一小节中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

2.4 连接(Linking)

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。

对于上一小节中生成的 test.o，将其与Ｃ标准输入输出库进行连接，最终生成程序 test

 gcc test.o -o test

在命令行窗口中，执行./test

3 、多个程序文件

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 test1.c 和 test2.c 两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 test，可以使用下面这条命令：

 gcc test1.c test2.c -o test

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。如果深究起来，上面这条命令大致相当于依次执行如下三条命令：

 gcc -c test1.c -o test1.o gcc -c test2.c -o test2.o gcc test1.o test2.o -o test

4、检错

gcc -pedantic illcode.c -o illcode -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 illcode.c -o illcode

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 test.c -o test

5 、库文件连接

5.1 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.

5.2 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

5.3 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：

ld 会去找 GCC 命令中的参数-L
再找 gcc 的环境变量 LIBRARY_PATH
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

6、汇编

汇编过程调用对汇编代码进行处理，生成处理器能识别的指令，保存在后缀为.o 的目标文件中。由于每一个汇编语句几乎都对应一条处理器指令，因此，汇编相对于编译过程比较简单，通过调用 Binutils 中的汇编器 as 根据汇编指令和处理器指令的对照表一一翻译即可。

当程序由多个源代码文件构成时，每个文件都要先完成汇编工作，生成.o 目标文件后，才能进入下一步的链接工作。注意：目标文件已经是最终程序的某一部分了，但是在链接之前还不能执行。

使用 gcc 进行汇编的命令如下：

$ gcc -c hello.s -o hello.o

// 将编译生成的 hello.s 文件汇编生成目标文件 hello.o

// GCC 的选项-c 使 GCC 在执行完汇编后停止，生成目标文件

//或者直接调用 as 进行汇编 $ as -c hello.s -o hello.o

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

注意：hello.o 目标文件为 ELF（Executable and Linkable Format）格式的可重定向文件。

7、链接

链接也分为静态链接和动态链接

(1) 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）。

(2) 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。

 在 Linux 系统中，gcc 编译链接时的动态库搜索路径的顺序通常为：首先从 gcc 命令的参数-L 指定的路径寻找；再从环境变量 LIBRARY_PATH 指定的路径寻址；再从默认路径 /lib、/usr/lib、 /usr/local/lib 寻找。

 在 Linux 系统中，执行二进制文件时的动态库搜索路径的顺序通常为：首先搜索编译目标代码时指定的动态库搜索路径；再从环境变量 LD_LIBRARY_PATH 指定的路径寻址；再从配置文件/etc/ld.so.conf 中指定的动态库搜索路径；再从默认路径/lib、/usr/lib 寻找。

 在 Linux 系统中，可以用 ldd 命令查看一个可执行程序依赖的共享库。

由于链接动态库和静态库的路径可能有重合，所以如果在路径中有同名的静态库文件和动态库文件，比如 libtest.a 和 libtest.so，gcc 链接时默认优先选择动态库，会链接 libtest.so，如果要让 gcc 选择链接 libtest.a 则可以指定 gcc 选项-static，该选项会强制使用静态库进行链接。

如果使用命令“gcc test.c -o test”则会使用动态库进行链接，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）如下所示

gcc test.c -o test

 size test   使用 size 查看大小

 ldd test  可以看出该可执行文件链接了很多其他动态库，主要是 Linux 的 glibc
动态库

如果使用命令 “ gcc -static test.c -o test”则会使用静态库进行链接，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）

 gcc -static test.c -o testsize test

可以看出 text 的代码尺寸变得极大

8、分析ELF文件

8.1ELF 文件的段

ELF 文件格式如下图所示，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。

可以使用 readelf -S 查看其各个 section 的信息如下：

 readelf -S test

8.2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。

使用 objdump -D 对其进行反汇编如下：

 objdump -D test

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 test -g test.c //要加上-g 选项$ objdump -S test

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。

使用 objdump -D 对其进行反汇编如下：

 objdump -D test

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 test -g test.c //要加上-g 选项$ objdump -S test