GCC 编译C程序的方法及过程解析

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目前 Linux 下最常用的 C 语言编译器是 GCC ( GNU Compiler Collection ),它是 GNU 项目中符合 ANSI C 标准的编译系统,能够编译用 C 、 C++ Object C 等语言编写的程序。 GCC 不仅功能非常强大,结构也异常灵活。最值得称道的一点就是它可以通过不同的前端模块来支持各种语言,如Java Fortran 、 Pascal 、 Modula-3 和 Ada 等。开放、自由和灵活是 Linux 的魅力所在,而这一点在 GCC 上的体现就是程序员通过它能够更好地控制整个编译过程。在使用 GCC 编译程序时,编译过程可以被细分为四个阶段:

  • 预处理( Pre-Processing 
  • 编译( Compiling 
  • 汇编( Asse mbling 
  • 链接( Linking 

Linux 程序员可以根据自己的需要让 GCC 在编译的任何阶段结束,以便检查或使用编译器在该阶段的输出信息,或者对最后生成的二进制文件进行控制,以便通过加入不同数量和种类的调试代码来为今后的调试做好准备。和其它常用的编译器一样, GCC 也提供了灵活而强大的代码优化功能,利用它可以生成执行效率更高的代码。
  GCC
 
提供了 30 多条警告信息和三个警告级别,使用它们有助于增强程序的稳定性和可移植性。此外, GCC 还对标准的 C 和 C++ 语言进行了大量的扩展,提高程序的执行效率,有助于编译器进行代码优化,能够减轻编程的工作量。

  1. C 程序的编译过程主要分为四个阶段:pre-processing,compiling,assembling,linking;

 

 

常用文件的后缀名:

 

gcc 预处理阶段:主要对包含的头文件(#include )和宏定义(#define,#ifdef … )进行处理。可以使用“gcc -E” 让gcc 在预处理之后停止编译过程,生成 *.i 文件。

[root@localhost gcc]# gcc -E hello.c -o hello.i

gcc 编译阶段:gcc 首先要检查代码的规范性,是否有语法错误等。以确定代码实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。用户可以使用-S选项进行查看,该选项只进

行编译而不进行汇编,生成汇编代码。

[root@localhost gcc]# gcc -S hello.i -o hello.s

gcc 汇编阶段:生成目标代码 *.o ;有两种方式:使用 gcc 直接从源代码生成目标代码 gcc -c *.s -o *.o 以及使用汇编器从汇编代码生成目标代码 as *.s -o *.o

[root@localhost gcc]# gcc -c hello.s -o hello.o

[root@localhost gcc]# as hello.s -o hello.o

也可以直接使用as *.s, 将执行汇编、链接过程生成可执行文件a.out, 可以像上面使用-o 选项指定输出文件的格式。

gcc 链接阶段:生成可执行文件;可以生成的可执行文件格式有: a.out/*/,当然可能还有其它格式。

[root@localhost gcc]# gcc hello.o 生成可执行文件 a.out

[root@localhost gcc]# gcc hello.o -o hello 生成可执行文件 hello

gcc 常用编译选项:

 

-Dmacro 定义指定的宏,使它能够通过源码中的 #ifdef 进行检验;

 

-O 、 -O2 、 -O3 将优化状态打开,该选项不能与 -g 选项联合使用; 
-v 
启动所有警报,打印编译过程的信息;
-Wall 
在发生警报时取消编译操作,即将警报看作是错误;
-Werror 
在发生警报时取消编译操作,即把报警当作是错误;
-w 
禁止所有的报警。

  1. gcc 链接库文件的使用

在 linux 下开发软件时,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一个或多个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 或者 .a )的集合。虽然 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,但并不是所有的情况都是这样。正因如此, GCC 在编译时必须有自己的办法来查找所需要的头文件和库文件。 GCC 采用搜索目录的办法来查找所需要的文件, -I 选项可以向 GCC 的头文件搜索路径中添加新的目录。例如,如果在/home/justin/include/ 目录下有编译时所需要的头文件,为了让 GCC 能够顺利地找到它们,就可以使用 -I 选项:

# gcc foo.c -I /home/justin/include -o foo 
同样,如果使用了不在标准位置的库文件,那么可以通过 -L 选项向 GCC 的库文件搜索路径中添加新的目录。例如,如果在 /home/xiaowp/lib/ 目录下有链接时所需要的库文件 libfoo.so ,为了让 GCC 能够顺利地找到它,可以使用下面的命令: 
# gcc foo.c -L /home/justin/lib -lfoo -o foo 
值得好好解释一下的是 -l 选项,它指示 GCC 去连接库文件 libfoo.so 

Linux 下的库文件在命名时有一个约定,那就是应该以lib 三个字母开头,由于所有的库文件都遵循了同样的规范,因此在用-l 选项指定链接的库文件名时可以省去lib 三个字母,也就是说GCC 在对-lfoo 进行处理时,会自动去链接名为libfoo.so 
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),两者的差别仅在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 。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。例如,如果在home/justin/lib/ 目录下有链接时所需要的库文件libfoo.so libfoo.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 foo.c -L /home/justin/lib -static -lfoo -o foo 
的文件。

对于动态库和静态库文件的创建方法,此处不作详细解释。

Linux升级GCC 4.8.1清晰简明教程(Ubuntu 12.04 64位版为例)  http://www.linuxidc.com/Linux/2014-04/99583.htm 

Ubuntu下Vim+GCC+GDB安装及使用 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-01/78159.htm 

Ubuntu下两个GCC版本切换 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-10/72284.htm 

CentOS6.5升级手动安装GCC4.8.2  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-01/112595.htm 

GCC 的详细介绍请点这里

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