浅析Linux开发工具之gcc/g++

在windows开发平台，我们用惯了vc、vs等IDE（集成开发环境），在编译好源代码之后，按下相应按钮，IDE就会为我们完成编译，链接的过程。然而在Linux平台下，却没有这么方便的开发环境，很多事情都需要我们亲力亲为，为此我们要了解两款编译器：gcc/g++，它们分别是GNU的c/c++编译器。
下面，来具体了解一下这两款编译器：
1、gcc/g++的安装
在终端输入两条命令即可:
(1)安装gcc
Debian系列：sudo apt-get install gcc
RedHat系列：sudo yum install gcc
(2)安装g++
Debian系列：sudo apt-get install g++
RedHat系列：sudo yum install gcc-c++

PS：Debian系列的系统可以用一条命令：sudo apt-get install build-essential来安装gcc、g++、make这一套工具。

2、gcc/g++的编译过程
我们都知道，编写好的源代码在生成可执行程序的过程中需要以下四步：预处理、汇编、编译、链接，同样的，我们的工具gcc/g++在为我们生成可执行程序的过程中也经历了上述四步，下面我们来具体看看这四个执行步骤。
下文图片中出现的Makefile文件是我为了方便我的编译创建的一个文件，不用理会。
这里以gcc举例，g++与之类似，首先编写源文件：

先用touch命令创建我们要编写的源文件：

接着编辑源文件的内容：

//tran.h
1 #include <stdio.h>
2
3 void tran();

//tran.c
1 #include "tran.h"
2
3 void tran()
4 {
5     printf("this is tran\n");
6 }

//test.c
1 #include "tran.h"
2 #define NUM 1234
3
4 int main()
5 {
6     printf("%d\n", NUM);
7     tran();
8     return 0;
9 }

然后来看看文件编译后的状态（这儿只看test.c的，tran.c的与之相似，头文件无法编译）

(1)预处理，生成.i的文件
预处理：这个步骤为我们完成的工作是宏替换、头文件展开、条件编译、特殊符号的处理。使用的命令是：
gcc -E x.c -o x.i //这里的x指的是依赖的文件的文件名和要生成的文件名
-E：该选项的作用用是让 gcc 在预处理结束后停止止编译过程。
-o：指定生成的文件名。
例如：

可以看到这里已经生成了一个名字为test.i的文件：

用cat命令看一下文件test.i的内容：

可以看到，头文件tran.h已经被替换为上面那些乱七八槽的东西了，宏NUM也被替换为它对应的数字1234。

(2)编译，生成汇编文件.s
编译程序,所要作的工作就是通过词法分析、语义分析、符号汇总和语法分析，在确认所有的指令都符合语法规则之后，将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。使用的命令是：
gcc -S x.i -o x.s //这里的x指的是依赖的文件的文件名和要生成的文件名
-S：该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
-o：指定生成的文件名
例如：

可以看到已经生成了名为test.s的文件

用cat命令看一下test.s的内容：

可以看到确实是生成了汇编代码

(3)汇编，生成目标文件 .o文件
汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程，也就是说把汇编代码转换为二进制文件（即目标文件），目标文件中所存放的是与源程序等效的目标的机器语言代码。
目标文件由段组成：一个目标文件中至少有两个段：
代码段：主要包含的是程序的指令。该段一般是可读、可执行、不可写。
数据段：主要存放程序中的全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读、可执行、可写。
这儿使用的命令是：
gcc -c x.s -o x.o
-c：将汇编代码生成二进制的目标文件
-o：指定生成的文件名
例如：

可以看到已经生成了文件tets.o

(4)链接，生成可执行程序
由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行，其中可能还有许多没有解决的问题。例如，某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号（如变量或者函数调用等）；在程序中可能调用了某个库文件中的函数，等等。所有的这些问题，都需要经链接程序的处理方能得以解决。

链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接，也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来，使得所有的这些目标文件成为一个能够诶操作系统装入执行的统一整体。

根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同，链接处理可分为两种：
（1）静态链接：在这种链接方式下，函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合，其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。(个人备注：静态链接将链接库的代码复制到可执行程序中，使得可执行程序体积变大)
（2）动态链接：在此种方式下，函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时，动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。（个人备注：动态链接指的是需要链接的代码放到一个共享对象中，共享对象映射到进程虚地址空间，链接程序记录可执行程序将来需要用的代码信息，根据这些信息迅速定位相应的代码片段。可移植性差）
这儿使用的命令是：
gcc -o x x1.o x2.o ……
这儿的-o后面的x是生成的可执行程序的名称，x1.o,x2.o……是所有需要被链接到一起的.o文件。
例如：

这儿省略了tran.o的生成过程

可以看到已经生成了可执行文件test

3、gcc/g++的选项扩展
当然，我们平时不用这么麻烦的一步步执行下来，上面是为了展示一下gcc的编译过程，平时我们在编译.c文件时，直接使用命令：
gcc -o file file1.c file2.c ……
file是生成的可执行程序的名字，file1.c，file2.c是要用到的源文件。

下面列出一些常见的gcc选项：
1、-O0 -O1 -O2 -O3 译器的优化选项的4个级别,-O0表示示没有优化,-O1为缺省值,-O3优化级别最高高
2、-w 不生生成任何警告信息
3、-Wall 生成所有警告信息。
4、-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用用该信息。
5、-static 此选项将禁止使用动态库,所以,编译出来的东西,一般都很大。
6、-share 此选项将尽量使用动态库,所以生成文件比较小,但是需要系统由动态库。

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