UC 之GNU编译工具GCC

淡淡的烟草味﹌ 2023-06-11 14:26 14阅读 0赞

### GCC简介 ###

> GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件），是由 GNU 开发的编程语言编译器。它是以GPL许可证所发行的自由软件，也是 GNU计划的关键部分。GCC原本作为GNU操作系统的官方编译器，现已被大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、Mac OS X等）采纳为标准的编译器，GCC同样适用于微软的Windows。 GCC是自由软件过程发展中的著名例子，由自由软件基金会以GPL协议发布。  
> GCC 原名为 GNU C 语言编译器（GNU C Compiler），因为它原本只能处理 C语言。GCC 很快地扩展，变得可处理 C++。后来又扩展能够支持更多编程语言，如Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go以及各类处理器架构上的汇编语言等，所以改名GNU编译器套件（GNU Compiler Collection）

GCC 编译器在编译一个C语言程序时，过程可以细分为四个阶段：  
`gcc -E` ： 将C语言源程序`预处理`，生成.i文件。  
`gcc -S` ：预处理后的.i文件`编译`成为汇编语言，生成.s文件。  
`gcc -c` ：将汇编语言文件经过`汇编`，生成目标文件.o文件。  
`gcc -o 文件名` ：将各个模块的.o文件`链接`起来生成一个可执行程序文件。-o的作用是指定生成文件的文件名

程序员可以对编译过程进行控制，同时GCC提供了强大的代码优化功能。

`gcc -v` 查看gcc版本

**c程序中的文件后缀名**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>扩展名</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>.h</td> 
   <td>头文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.c</td> 
   <td>C源文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>i</td> 
   <td>预处理后的c源文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.s</td> 
   <td>汇编程序文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.o</td> 
   <td>目标文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.a</td> 
   <td>静态链接库</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>.so</td> 
   <td>动态链接库</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**gcc 其他常用参数：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>参数</th> 
   <th align="left">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>-o</td> 
   <td align="left">指定输出文件:： gcc a.c -oa.exe(默认为a.out)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-Wall</td> 
   <td align="left">生成尽可能多的警告信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-Werror</td> 
   <td align="left">要求编译器将警告当做错误处理</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-x</td> 
   <td align="left">指定编译代码类型：-x none根据后缀自动识别</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-g</td> 
   <td align="left">生成调试信息</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-O</td> 
   <td align="left">优化：等级分为O0(不优化)、O1(默认)、O2、O3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-w</td> 
   <td align="left">不生成任何警告信息。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>-static</td> 
   <td align="left">禁止使用共享连接。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### **预处理指令介绍** ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>预编译指示符号</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>#define</td> 
   <td align="left">定义宏或者宏函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#if、#ifdef、#ifndef、#elif、#else</td> 
   <td align="left">条件编译</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#endif</td> 
   <td align="left">结束条件编译</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#include</td> 
   <td align="left">将指定的文件插入当前位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#include_next</td> 
   <td align="left">与include一样，但从当前目录之后的目录查找</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#line</td> 
   <td align="left">指定行号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#pragma</td> 
   <td align="left">提供额外信息的标准方法，可用来指定平台</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#undef</td> 
   <td align="left">删除宏</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#waring</td> 
   <td align="left">创建一个警告</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>#error</td> 
   <td align="left">产生错误，挂起预处理程序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>##</td> 
   <td align="left">连接操作符号，用于宏内连接两个字符串</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 示例： ####

**错误和警告**

#define VERSION 3
    #if (VERSION < 2)
    #error	"版本过低"
    #else 
    	#waring "版本高"
    #endif

**头文件**  
系统头文件使用：\#Include <…> 在系统指定的目录以及I参数目录查找  
用户头文件使用：\#include “…” 先在当前路径查找后再去系统指定的目录及I参数指定的目录查找。

**\#pragma**  
\#pragma 有一个等价的宏\_Pragma  
`#pragma GCC poison int` 等于 `_Pragma("GCC poison int")`  
`#pargma GCC dependency "文件名a "`：指定文件a比当前文件新的时候会产生提示警告。  
`#pargma GCC posion 标识符`： 标识符将被定义为毒药，禁止继续使用，否则产生错误。  
`pragma pack(1)` ： 可以指定结构的对齐和补齐的字节数。

**预定义宏介绍**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>宏</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><code>__BASE_FILE</code></td> 
   <td align="left">源代码的完整路径</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__DATE__</code></td> 
   <td align="left">日期</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__FILE__</code></td> 
   <td align="left">源代码文件名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__FUNCTION__</code></td> 
   <td align="left">当前函数名，同(<code>__func__</code>)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__INCLUDE_LEVEL__</code></td> 
   <td align="left">包含的层数，基本为0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__LINE__</code></td> 
   <td align="left">行数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><code>__TIME__</code></td> 
   <td align="left">时间</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

宏\_\_cplusplus主要解决C/C++混合编程问题，一般用法如下：

#ifdef __cplusplus
    extern "C" {
    #endif
    … //被extern “C”修饰的变量和函数按照C语言方式编译和链接。
    #ifdef __cplusplus
    }
    #endif

**修改环境变量**  
Linux终端中执行`export PATH=$PATH:.` ： 当前窗口有效。  
`cd ~` 后`.bashrc`文件末尾加上`export PATH=$PATH:.` 执行 `. .bashrc`。  
**编译环境变量**  
`C_INCLUDE_PATH` ： 查找头文件的目录。c。  
`CPLUS_INCLUDE_PATH` ： 查找头文件的目录。C++。  
**`CPATH`** ： 查找头文件，相当于-I选项。与上面重合。  
**`LIBRARY_PATH`** ： 编译时,查找库文件(静态库和共享库)，-l选项。  
**`LD_LIBRARY_PATH`** ：运行时定位共享库  
程序员自定义头文件的几种查找方法：

*  用`" "`中放入路径的方式：`"./test/xx.h"`
 *  把目录配置到环境变量CPATH中。
 *  用`gcc -I 头文件目录` 进行编译连接。

**静态库的创建和使用**

*  编译静态库
    
     *  `gcc -c -static test.c` ： `-static`为可选项，阻止gcc使用共享库。不使用共享库减少运行时间开销,但文件会变大。
     *  `ar -r libtest.a` test.o
        
         *  `ar`指令 语法：`ar [选项] 归档文件名 目标文件列表`
    
    <table> 
     <thead> 
      <tr> 
       <th>项</th> 
       <th align="left">说明</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td>-d</td> 
       <td align="left">从归档文件删除制定目标文件列表</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>-q</td> 
       <td align="left">将指定目标文件快速附加到归档文件末尾。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>-r</td> 
       <td align="left">将指定目标文件插入文档，如存在则更新。</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>-t</td> 
       <td align="left">显示目标文件列表</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>-x</td> 
       <td align="left">把归档文件展开为目标文件</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>
 *  使用静态库
    
     *  `gcc main.c libtest.a`
     *  `gcc main.c -ltest` (libtest.a必须在LIBRARY\_PATH的指定目录中)
     *  `gcc main.c -ltest -L(库目录)`

**共享库的创建和使用**

*  编译共享库
    
     *  `gcc -c -fpic test.c` `gcc -shard test.o -o libtest.so` \-fpic不写也可以
     *  `gcc -fpic -shard test.c -o libtest.s`
 *  使用共享库与静态库方式一样
    
     *  `gcc main.c libtest.so`
     *  `gcc main.c -ltest` (libtest.so必须在LIBRARY\_PATH的指定目录中)
     *  `gcc main.c -ltest -L(库目录)`

**编译时依赖LIBRARY\_PATH，但共享库运行时依赖LD\_LIBRARY\_PATH。**  
`ldd`命令可以查看应用程序所使用的共享库  
系统提供了一套API可以直接打开共享库：  
`#include <dlfcn.h>`  
`void * dlopen(const char *filename, int flag);`：打开库文件。flag：RTLD\_LAZY(符号查找时候才加载)，RTLD\_NOW(立刻加载)。  
`void *dlsym(void *handle, const char *symbol);` ： 从打开的库文件中得到函数  
`int dlclose(void *handle);` ： 关闭  
`char *dlerror(void);` ： 判断是否出错