摘抄gcc介紹

楓葉縹緲

Linux
系統(tǒng)下的gcc（GNU C Compiler）是GNU推出的功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的多平臺(tái)編譯器，是GNU的代表作品之一。gcc是可以在多種硬體平臺(tái)上編譯出可執(zhí)行
程序
的超級(jí)編譯器，其執(zhí)行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30%。
gcc 編譯器能將C、C++語(yǔ)言源
程序
、匯程式化序和目標(biāo)程序編譯、連接成可執(zhí)行文件，如果沒(méi)有給出可執(zhí)行文件的名字，gcc將生成一個(gè)名為a.out的文件。 在
Linux
系統(tǒng)中，可執(zhí)行文件沒(méi)有統(tǒng)一的后綴，系統(tǒng)從文件的屬性來(lái)區(qū)分可執(zhí)行文件和不可執(zhí)行文件。而gcc則通過(guò)后綴來(lái)區(qū)別輸入文件的類別，下面我們來(lái)介紹gcc所遵循的部分約定規(guī)則。
.c為后綴的文件: C語(yǔ)言源代碼文件；
.a為后綴的文件: 是由目標(biāo)文件構(gòu)成的檔案庫(kù)文件；
.C，.cc或.cxx 為后綴的文件: 是C++源代碼文件；
.h為后綴的文件: 是
程序
所包含的頭文件；
.i 為后綴的文件: 是已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的C源代碼文件；
.ii為后綴的文件: 是已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的C++源代碼文件；
.m為后綴的文件: 是Objective-C源代碼文件；
.o為后綴的文件: 是編譯后的目標(biāo)文件；
.s為后綴的文件: 是匯編語(yǔ)言源代碼文件；
.S為后綴的文件: 是經(jīng)過(guò)預(yù)編譯的匯編語(yǔ)言源代碼文件。
gcc的執(zhí)行
過(guò)程

雖然我們稱gcc是C語(yǔ)言的編譯器，但使用gcc由C語(yǔ)言源代碼文件生成可執(zhí)行文件的
過(guò)程
不僅僅是編譯的過(guò)程，而是要經(jīng)歷四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的步驟∶預(yù)處理(也稱 預(yù)編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、匯編(Assembly)和連接(Linking)。
命令 gcc首先調(diào)用cpp進(jìn)行預(yù)處理，在預(yù)處理
過(guò)程
中，對(duì)源代碼文件中的文件包含(include)、預(yù)編譯語(yǔ)句(如宏定義define等)進(jìn)行分析。接著調(diào) 用cc1進(jìn)行編譯，這個(gè)階段根據(jù)輸入文件生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。匯編過(guò)程是針對(duì)匯編語(yǔ)言的步驟，調(diào)用as進(jìn)行工作，一般來(lái)講，.S為后綴的匯編語(yǔ)言 源代碼文件和匯編、.s為后綴的匯編語(yǔ)言文件經(jīng)過(guò)預(yù)編譯和匯編之后都生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。當(dāng)所有的目標(biāo)文件都生成之后，gcc就調(diào)用ld來(lái)完成最 后的關(guān)鍵性工作，這個(gè)階段就是連接。在連接階段，所有的目標(biāo)文件被安排在可執(zhí)行
程序
中的恰當(dāng)?shù)奈恢�，同時(shí)，該程序所調(diào)用到的庫(kù)函數(shù)也從各自所在的檔案庫(kù)中 連到合適的地方。
gcc的基本用法和選項(xiàng)
在使用gcc編譯器的時(shí)候，我們必須給出一系列必要的調(diào)用參數(shù)和
文件名
稱。gcc編譯器的調(diào)用參數(shù)大約有100多個(gè)，其中多數(shù)參數(shù)我們可能根本就用不到，這里只介紹其中最基本、最常用的參數(shù)。
gcc最基本的用法是∶gcc [options] [filenames]
其中options就是編譯器所需要的參數(shù)，filenames給出相關(guān)的
文件名
稱。其中[options]的值可以為下列值：
-c，只編譯，不連接成為可執(zhí)行文件，編譯器只是由輸入的.c等源代碼文件生成.o為后綴的目標(biāo)文件，通常用于編譯不包含主
程序
的子程序文件。
-o output_filename，確定輸出文件的名稱為output_filename，同時(shí)這個(gè)名稱不能和源文件同名。如果不給出這個(gè)選項(xiàng)，gcc就給出預(yù)設(shè)的可執(zhí)行文件a.out。
-g，產(chǎn)生符號(hào)
調(diào)試
工具(GNU的gdb)所必要的符號(hào)資訊，要想對(duì)源代碼進(jìn)行調(diào)試，我們就必須加入這個(gè)選項(xiàng)。
-O，對(duì)
程序
進(jìn)行優(yōu)化編譯、連接，采用這個(gè)選項(xiàng)，整個(gè)源代碼會(huì)在編譯、連接
過(guò)程
中進(jìn)行優(yōu)化處理，這樣產(chǎn)生的可執(zhí)行文件的執(zhí)行效率可以提高，但是，編譯、連接的速度就相應(yīng)地要慢一些。
-O2，比-O更好的優(yōu)化編譯、連接，當(dāng)然整個(gè)編譯、連接
過(guò)程
會(huì)更慢。
-Idirname，將dirname所指出的
目錄
加入到
程序
頭文件目錄列表中，是在預(yù)編譯
過(guò)程
中使用的參數(shù)。C程序中的頭文件包含兩種情況∶
A)#include
B)#include “myinc.h”
其 中，A類使用尖括號(hào)()，B類使用雙引號(hào)(“ ”)。對(duì)于A類，預(yù)處理
程序
cpp在系統(tǒng)預(yù)設(shè)包含文件
目錄
(如/usr/include)中搜尋相應(yīng)的文件，而對(duì)于B類，cpp在當(dāng)前目錄中搜尋頭文件， 這個(gè)選項(xiàng)的作用是告訴cpp，如果在當(dāng)前目錄中沒(méi)有找到需要的文件，就到指定的dirname目錄中去尋找。在程序設(shè)計(jì)中，如果我們需要的這種包含文件分 別分布在不同的目錄中，就需要逐個(gè)使用-I選項(xiàng)給出搜索路徑。
-Ldirname，將dirname所指出的
目錄
加入到
程序
函數(shù)檔案 庫(kù)文件的目錄列表中，是在連接
過(guò)程
中使用的參數(shù)。在預(yù)設(shè)狀態(tài)下，連接程序ld在系統(tǒng)的預(yù)設(shè)路徑中(如/usr/lib)尋找所需要的檔案庫(kù)文件，這個(gè)選項(xiàng) 告訴連接程序，首先到-L指定的目錄中去尋找，然后到系統(tǒng)預(yù)設(shè)路徑中尋找，如果函數(shù)庫(kù)存放在多個(gè)目錄下，就需要依次使用這個(gè)選項(xiàng)，給出相應(yīng)的存放目錄。
-lname，在連接時(shí)，裝載名字為“l(fā)ibname.a”的函數(shù)庫(kù)，該函數(shù)庫(kù)位于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的
目錄
或者由-L選項(xiàng)確定的目錄下。例如，-lm表示連接名為“l(fā)ibm.a”的數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)。
上面我們簡(jiǎn)要介紹了gcc編譯器最常用的
功能
和主要參數(shù)選項(xiàng)，更為詳盡的資料可以參看
Linux
系統(tǒng)的
聯(lián)機(jī)
幫助。
為了更加詳細(xì)的說(shuō)明GCC參數(shù)極其相關(guān)的使用方法，我們?cè)贀Q一種方式來(lái)說(shuō)明，以下為自問(wèn)自答的十個(gè)問(wèn)題：
1、gcc包含的c/c++編譯器
gcc、cc、c++、g++；gcc和cc是一樣的，c++和g++是一樣的，一般c
程序
就用gcc編譯，c++程序就用g++編譯
2、gcc的基本用法
gcc test.c這樣將編譯出一個(gè)名為a.out的
程序
，gcc test.c -o test這樣將編譯出一個(gè)名為test的程序，-o參數(shù)用來(lái)指定生成程序的名字。
3、為什么會(huì)出現(xiàn)undefined reference to 'xxxxx'錯(cuò)誤？
首先這是鏈接錯(cuò)誤，不是編譯錯(cuò)誤，也就是說(shuō)如果只有這個(gè)錯(cuò)誤，說(shuō)明你的
程序
源碼本身沒(méi)有問(wèn)題，是你用編譯器編譯時(shí)參數(shù)用得不對(duì)，你沒(méi)有指定鏈接程序 要用到得庫(kù)，比如你的程序里用到了一些數(shù)學(xué)函數(shù)，那么你就要在編譯參數(shù)里指定程序要鏈接數(shù)學(xué)庫(kù)，方法是在編譯命令行里加入-lm
4、-l參數(shù)和-L參數(shù)
-l參數(shù)就是用來(lái)指定
程序
要鏈接的庫(kù)，-l參數(shù)緊接著就是庫(kù)名，那么庫(kù)名跟真正的庫(kù)
文件名
有什么關(guān)系呢？就拿數(shù)學(xué)庫(kù)來(lái)說(shuō)，他的庫(kù)名是m，他的庫(kù)文件名是libm.so，很容易看出，把庫(kù)文件名的頭lib和尾.so去掉就是庫(kù)名了。
好了現(xiàn)在我們知道怎么得到庫(kù)名，當(dāng)我們自已要用到一個(gè)第三方提供的庫(kù)名字libtest.so，那么我們只要把libtest.so
拷貝
到 /usr/lib里，編譯時(shí)加上-ltest參數(shù)，我們就能用上libtest.so庫(kù)了（當(dāng)然要用libtest.so庫(kù)里的函數(shù)，我們還需要與 libtest.so配套的頭文件）。
放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的庫(kù)直接用-l參數(shù)就能鏈接了，但如果庫(kù)文件沒(méi)放在這三個(gè)
目錄
里，而是放在其他目錄里，這時(shí)我們只用-l參數(shù)的話，鏈接還是會(huì)出錯(cuò)，出錯(cuò)信息大概是：“/usr/bin/ld: cannot
find
-lxxx”，也就是鏈接
程序
ld在那3個(gè)目錄里找不到libxxx.so，這時(shí)另外一個(gè)參數(shù)-L就派上用場(chǎng)了，比如常用的X11的庫(kù)，它在 /usr/X11R6/lib目錄下，我們編譯時(shí)就要用-L/usr/X11R6/lib -lX11參數(shù)，-L參數(shù)跟著的是庫(kù)文件所在的目錄名。再比如我們把libtest.so放在/aaa/bbb/ccc目錄下，那鏈接參數(shù)就是- L/aaa/bbb/ccc –ltest。
另外，大部分libxxxx.so只是一個(gè)鏈接，以RH9為例，比如libm.so它鏈接到/lib/libm.so.x，/lib/libm.so.6又鏈接到/lib/libm-2.3.2.so，如果沒(méi)有這樣的鏈接，還是會(huì)出錯(cuò)，因?yàn)閘d只會(huì)找libxxxx.so，所以如果你要用到xxxx
庫(kù)，而只有l(wèi)ibxxxx.so.x或者libxxxx-x.x.x.so，做一個(gè)鏈接就可以了
ln
-s libxxxx-x.x.x.so libxxxx.so
手工來(lái)寫鏈接參數(shù)總是很麻煩的，還好很多庫(kù)開發(fā)包提供了生成鏈接參數(shù)的
程序
，名字一般叫xxxx-config，一般放在/usr/bin
目錄
下，比如gtk1.2的鏈接參數(shù)生成程序是gtk-config，執(zhí)行g(shù)tk-config --libs就能得到以下輸出"-L/usr/lib -L/usr/X11R6/lib -lgtk -lgdk -rdynamic
-lgmodule -lglib -ldl -lXi -lXext -lX11 -lm"，這就是編譯一個(gè)gtk1.2
程序
所需的gtk鏈接參數(shù)，xxx-config除了--libs參數(shù)外還有一個(gè)參數(shù)是--cflags用來(lái)生成頭文件包含
目錄
的，也就是-I參數(shù)，在下面我們將會(huì)講到。你可以試試執(zhí)行g(shù)tk-config --libs --cflags，看看輸出結(jié)果。
現(xiàn)在的問(wèn)題就是怎樣用這些輸出結(jié)果了，最笨的方法就是復(fù)制粘貼或者照抄，聰明的辦法是在編譯命令行里加入這個(gè)`xxxx-config --libs --cflags`，比如編譯一個(gè)gtk
程序
：gcc gtktest.c `gtk-config --libs --cflags`這樣
就差不多了。注意`不是單引號(hào)，而是1鍵左邊那個(gè)鍵。
除了xxx-config以外，現(xiàn)在新的開發(fā)包一般都用pkg-config來(lái)生成鏈接參數(shù)，使用方法跟xxx-config類似，但xxx-config是針對(duì)特定的開發(fā)包，但pkg-config包含很多開發(fā)包的鏈接參數(shù)的生成，用pkg-config --list-all命令可以列出所支持的所有開發(fā)包，pkg-config的用法就是pkg -config pagName --libs --cflags，其中pagName是包名，是pkg-config--list-all里列出名單中的一個(gè)，比如gtk1.2的名字就是gtk+， pkg-config gtk+ --libs --cflags的作用跟gtk-config --libs --cflags是一樣的。比如：
gcc gtktest.c `pkg-config gtk+ --libs --cflags`
5、-include和-I參數(shù)
-include用來(lái)包含頭文件，但一般情況下包含頭文件都在源碼里用#include xxxxxx實(shí)現(xiàn)，-include參數(shù)很少用。-I參數(shù)是用來(lái)指定頭文件
目錄
，/usr/include目錄一般是不用指定的，gcc知道去那里找，但是如果頭文件不在/usr/include里我們就要用-I參數(shù)指定了，比如頭文件放在/myinclude目錄里，那編譯命令行就要加上- I/myinclude參數(shù)了，如果不加你會(huì)得到一個(gè)"xxxx.h: No such file or directory"的錯(cuò)誤。-I參數(shù)可以用相對(duì)路徑，比如頭文件在當(dāng)前目錄，可以用-I.來(lái)指定。上面我們提到的--cflags參數(shù)就是用來(lái)生成-I 參數(shù)的
6、-O參數(shù)
這是一個(gè)
程序
優(yōu)化參數(shù)，一般用-O2就是，用來(lái)優(yōu)化程序用的，比如gcc test.c -O2，優(yōu)化得到的程序比沒(méi)優(yōu)化的要小，執(zhí)行速度可能也有所提高
7、-shared參數(shù)
編譯動(dòng)態(tài)庫(kù)時(shí)要用到，比如gcc -shared test.c -o libtest.so
8、幾個(gè)相關(guān)的環(huán)境變量
PKG_CONFIG_
PATH
：用來(lái)指定pkg-config用到的pc文件的路徑，默認(rèn)是/usr/lib/pkgconfig，pc文件是文本文件，擴(kuò)展名是.pc，里面定義開發(fā)包的安裝路徑，Libs參數(shù)和Cflags參數(shù)等等。
CC：用來(lái)指定c編譯器
CXX：用來(lái)指定cxx編譯器
LIBS：跟上面的--libs作用差不多
CFLAGS:跟上面的--cflags作用差不多
CC，CXX，LIBS，CFLAGS手動(dòng)編譯時(shí)一般用不上，在做configure時(shí)有時(shí)用到，一般情況下不用管。
環(huán)境變量設(shè)定方法：export ENV_NAME=xxxxxxxxxxxxxxxxx
9、關(guān)于交叉編譯
交叉編譯通俗地講就是在一種平臺(tái)上編譯出能運(yùn)行在體系結(jié)構(gòu)不同的另一種平臺(tái)上，比如在我們地
PC
平臺(tái)(X86
CPU
)上編譯出能運(yùn)行在sparc CPU平臺(tái)上的
程序
，編譯得到的程序在X86 CPU平臺(tái)上是不能運(yùn)行的，必須放到sparc CPU平臺(tái)上才能運(yùn)行。當(dāng)然兩個(gè)平臺(tái)用的都是linux，這種方法在異平臺(tái)移植和嵌入式開發(fā)時(shí)用得非常普遍。相對(duì)與交叉編譯，我們平常做的編譯就叫本地編譯，也就是在當(dāng)前平臺(tái)編譯，編譯得到的程序也是在本地執(zhí)行。用來(lái)編譯這種程序的編譯器就叫交叉編譯器，相對(duì)來(lái)說(shuō)，用來(lái)做本地編譯的就叫本地編譯器，一般用的都是gcc，但這種gcc跟本地的gcc編譯器是不一樣的，需要在編譯gcc時(shí)用特定的configure參數(shù)才能得到支持交叉編譯的gcc。為了不跟本地編譯器
混淆
，交叉編譯器的名字一般都有前綴，比如sparc-xxxx-linux-gnu-gcc，sparc-xxxx-linux-gnu-g++ 等等。
10、交叉編譯器的使用方法
使用方法跟本地的gcc差不多，但有一點(diǎn)特殊的是：必須用-L和-I參數(shù)指定編譯器用spar c系統(tǒng)的庫(kù)和頭文件，不能用本地(X86)的庫(kù)（頭文件有時(shí)可以用本地的）
例子：
sparc-xxxx-linux-gnu-gcc test.c -L/path/to/sparcLib
-I/path/to/sparcInclude
gcc的錯(cuò)誤類型及對(duì)策
gcc 編譯器如果發(fā)現(xiàn)源
程序
中有錯(cuò)誤，就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，也無(wú)法生成最終的可執(zhí)行文件。為了便于修改，gcc給出錯(cuò)誤資訊，我們必須對(duì)這些錯(cuò)誤資訊逐個(gè)進(jìn)行分析、 處理，并修改相應(yīng)的語(yǔ)言，才能保證源代碼的正確編譯連接。gcc給出的錯(cuò)誤資訊一般可以分為四大類，下面我們分別討論其產(chǎn)生的原因和對(duì)策。
第一類∶C語(yǔ)法錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶文件source.c中第n行有語(yǔ)法錯(cuò)誤(syntex errror)。這種類型的錯(cuò)誤，一般都是C語(yǔ)言的語(yǔ)法錯(cuò)誤，應(yīng)該仔細(xì)檢查源代碼文件中第n行及該行之前的
程序
，有時(shí)也需要對(duì)該文件所包含的頭文件進(jìn)行檢 查。有些情況下，一個(gè)很簡(jiǎn)單的語(yǔ)法錯(cuò)誤，gcc會(huì)給出一大堆錯(cuò)誤，我們最主要的是要保持清醒的頭腦，不要被其嚇倒，必要的時(shí)候再參考一下C語(yǔ)言的基本教 材。
第二類∶頭文件錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶找不到頭文件head.h(Can not
find
include file head.h)。這類錯(cuò)誤是源代碼文件中的包含頭文件有問(wèn)題，可能的原因有頭
文件名
錯(cuò)誤、指定的頭文件所在
目錄
名錯(cuò)誤等，也可能是錯(cuò)誤地使用了雙引號(hào)和尖括號(hào)。
第三類∶檔案庫(kù)錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶連接
程序
找不到所需的函數(shù)庫(kù)，例如∶
ld: -lm: No such file or directory
這類錯(cuò)誤是與目標(biāo)文件相連接的函數(shù)庫(kù)有錯(cuò)誤，可能的原因是函數(shù)庫(kù)名錯(cuò)誤、指定的函數(shù)庫(kù)所在
目錄
名稱錯(cuò)誤等，檢查的方法是使用
find
命令在可能的目錄中尋找相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)名，確定檔案庫(kù)及目錄的名稱并修改
程序
中及編譯選項(xiàng)中的名稱。
第四類∶未定義符號(hào)
錯(cuò) 誤資訊∶有未定義的符號(hào)(Undefined symbol)。這類錯(cuò)誤是在連接
過(guò)程
中出現(xiàn)的，可能有兩種原因∶一是使用者自己定義的函數(shù)或者全局變量所在源代碼文件，沒(méi)有被編譯、連接，或者干脆還沒(méi) 有定義，這需要使用者根據(jù)實(shí)際情況修改源
程序
，給出全局變量或者函數(shù)的定義體；二是未定義的符號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，在源程序中使用了該庫(kù)函數(shù)，而連接過(guò) 程中還沒(méi)有給定相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)的名稱，或者是該檔案庫(kù)的
目錄
名稱有問(wèn)題，這時(shí)需要使用檔案庫(kù)維護(hù)命令ar檢查我們需要的庫(kù)函數(shù)到底位于哪一個(gè)函數(shù)庫(kù)中，確定 之后，修改gcc連接選項(xiàng)中的-l和-L項(xiàng)。
排除編譯、連接
過(guò)程
中的錯(cuò)誤，應(yīng)該說(shuō)這只是
程序
設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單、最基本的一個(gè)步驟，可以說(shuō) 只是開了個(gè)頭。這個(gè)過(guò)程中的錯(cuò)誤，只是我們?cè)谑褂肅語(yǔ)言描述一個(gè)算法中所產(chǎn)生的錯(cuò)誤，是比較容易排除的。我們寫一個(gè)程序，到編譯、連接通過(guò)為止，應(yīng)該說(shuō)剛 剛開始，程序在運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題，是算法設(shè)計(jì)有問(wèn)題，說(shuō)得更玄點(diǎn)是對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和理解不夠，還需要更加深入地測(cè)試、
調(diào)試
和修改。一個(gè)程序，稍為復(fù)雜 的程序，往往要經(jīng)過(guò)多次的編譯、連接和測(cè)試、修改。下面我們學(xué)習(xí)的程序維護(hù)、調(diào)試工具和版本維護(hù)就是在程序調(diào)試、測(cè)試過(guò)程中使用的，用來(lái)解決調(diào)測(cè)階段所出 現(xiàn)的問(wèn)題。

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