嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（十）gcc编译器的使用（下）

1.3 怎么编译多个文件

① 一起编译、链接：

gcc  -o test  main.c  sub.c

② 分开编译，统一链接：

gcc -c -o main.o  main.c
gcc -c -o sub.o   sub.c
gcc -o test main.o sub.o

1.4 制作、使用动态库

制作、编译

gcc -c -o main.o  main.c
gcc -c -o sub.o   sub.c
gcc -shared  -o libsub.so  sub.o  ； sub2.o  sub3.o      (可以使用多个.o生成动态库)
gcc -o test main.o  -lsub  -L /libsub.so/所在目录/            (这里如果下次出问题，再看一看视频)

运行

① 先把libsub.so放到Ubuntu的/lib目录，然后就可以运行test程序。

② 如果不想把libsub.so放到/lib，也可以放在某个目录比如/a，然后如下执行：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/a  
./test

1.5 制作、使用静态库

gcc -c -o main.o  main.c
gcc -c -o sub.o   sub.c
ar  crs  libsub.a  sub.o  ；（压缩为一个静态库libsub）                 sub2.o  sub3.o(可以使用多个.o生成静态库)
gcc  -o  test  main.o  libsub.a  (如果.a不在当前目录下，需要指定它的绝对或相对路径)

运行：

不需要把静态库libsub.a放到板子上。

注意:执行arm-linux-gnueabihf-gcc -c -o sub.o sub.c交叉编译需要在最后面加上 -fPIC参数。

1.6 很有用的选项

gcc -E main.c   // 查看预处理结果，比如头文件是哪个
gcc -E -dM main.c  > 1.txt  // 把所有的宏展开，存在1.txt里
gcc -Wp,-MD,abc.dep -c -o main.o main.c  // 生成依赖文件abc.dep，后面Makefile会用
echo 'main(){}'| gcc -E -v -  // 它会列出头文件目录、库目录(LIBRARY_PATH)

下面的资料来自GCC官方文档及一些中文资料，没必要逐一研读，用到时再翻翻。

警告选项(Warning Option)

-Wall

这个选项基本打开了所有需要注意的警告信息，比如没有指定类型的声明、在声明之前就使用的函数、局部变量除了声明就没再使用等。

上面的main.c文件中，第6行定义的变量i没有被使用，但是使用“gcc –c –o main.o main.c”进行编译时并没有出现提示。

可以加上-Wall选项，例子如下：

$ gcc -Wall -c main.c

执行上述命令后，得到如下警告信息：

main.c: In function `main':
main.c:6: warning: unused variable `i'

这个警告虽然对程序没有坏的影响，但是有些警告需要加以关注，比如类型匹配的警告等。

调试选项(Debugging Option)

-g

以操作系统的本地格式(stabs，COFF，XCOFF，或DWARF)产生调试信息，GDB能够使用这些调试信息。在大多数使用stabs格式的系统上，-g'选项加入只有GDB才使用的额外调试信息。可以使用下面的选项来生成额外的信息：-gstabs+’，-gstabs'，-gxcoff+’，-gxcoff'，-gdwarf+‘或`-gdwarf’，具体用法请读者参考GCC手册。

优化选项(Optimization Option)

-O或-O1

优化：对于大函数，优化编译的过程将占用稍微多的时间和相当大的内存。不使用-O'或-O1’选项的目的是减少编译的开销，使编译结果能够调试、语句是独立的：如果在两条语句之间用断点中止程序，可以对任何变量重新赋值，或者在函数体内把程序计数器指到其他语句，以及从源程序中精确地获取你所期待的结果。

不使用-O'或-O1’选项时，只有声明了register的变量才分配使用寄存器。

使用了-O'或-O1’选项，编译器会试图减少目标码的大小和执行时间。如果指定了-O'或-O1’选项,，-fthread-jumps'和-fdefer-pop’选项将被打开。在有delay slot的机器上，-fdelayed-branch'选项将被打开。在即使没有帧指针 (frame pointer)也支持调试的机器上，-fomit-frame-pointer’选项将被打开。某些机器上还可能会打开其他选项。

-O2

多优化一些。除了涉及空间和速度交换的优化选项，执行几乎所有的优化工作。例如不进行循环展开(loop unrolling)和函数内嵌(inlining)。和-O'或-O1’选项比较，这个选项既增加了编译时间，也提高了生成代码的运行效果。

-O3

优化的更多。除了打开-O2所做的一切，它还打开了-finline-functions选项。

-O0

不优化。

如果指定了多个-O选项，不管带不带数字，生效的是最后一个选项。

在一般应用中，经常使用-O2选项，比如对于options程序：

$ gcc  -O2  -c  -o  main.o  main.c
$ gcc  -O2  -c  -o  sub.o  sub.c
$ gcc  -o  test  main.o  sub.o

链接器选项(Linker Option)

下面的选项用于链接OBJ文件，输出可执行文件或库文件。

object-file-name

如果某些文件没有特别明确的后缀(a special recognized suffix)，GCC就认为他们是OBJ文件或库文件(根据文件内容,链接器能够区分OBJ文件和库文件)。如果GCC执行链接操作，这些OBJ文件将成为链接器的输入文件。

比如上面的“gcc -o test main.o sub.o”中，main.o、sub.o就是输入的文件。

-llibrary

链接名为library的库文件。

链接器在标准搜索目录中寻找这个库文件，库文件的真正名字是liblibrary.a'。搜索目录除了一些系统标准目录外，还包括用户以-L’选项指定的路径。一般说来用这个方法找到的文件是库文件──即由OBJ文件组成的归档文件(archive file)。链接器处理归档文件的方法是：扫描归档文件，寻找某些成员，这些成员的符号目前已被引用，不过还没有被定义。但是，如果链接器找到普通的OBJ文件，而不是库文件，就把这个OBJ文件按平常方式链接进来。指定-l'选项和指定文件名的唯一区别是，-l’选项用lib'和.a’把library包裹起来，而且搜索一些目录。

即使不明显地使用-llibrary选项，一些默认的库也被链接进去，可以使用-v选项看到这点：

$ gcc -v -o test main.o sub.o

输出的信息如下：

/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/collect2 --eh-frame-hdr -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 
-o test 
/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../../crt1.o /usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../../crti.o 
/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/crtbegin.o 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../.. 
main.o 
sub.o 
-lgcc -lgcc_eh -lc -lgcc -lgcc_eh 
/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/crtend.o 
/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../../crtn.o

可以看见，除了main.o、sub.o两个文件外，还链接了启动文件crt1.o、crti.o、crtend.o 、crtn.o，还有一些库文件(-lgcc -lgcc_eh -lc -lgcc -lgcc_eh)。

-nostartfiles

不链接系统标准启动文件，而标准库文件仍然正常使用：

$ gcc -v -nostartfiles -o test main.o sub.o

输出的信息如下：

/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/collect2 --eh-frame-hdr -m elf_i386 -dynamic-linker 
/lib/ld-linux.so.2 
-o test 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../.. 
main.o 
sub.o 
-lgcc -lgcc_eh -lc -lgcc -lgcc_eh
/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 08048184

可以看见启动文件crt1.o、crti.o、crtend.o 、crtn.o没有被链接进去。需要说明的是，对于一般应用程序，这些启动文件是必需的，这里仅是作为例子(这样编译出来的test文件无法执行)。在编译bootloader、内核时，将用到这个选项。

-nostdlib

不链接系统标准启动文件和标准库文件，只把指定的文件传递给链接器。这个选项常用于编译内核、bootloader等程序，它们不需要启动文件、标准库文件。

仍以options程序作为例子：

$ gcc -v -nostdlib -o test main.o sub.o

输出的信息如下：

/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/collect2 --eh-frame-hdr -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 
-o test 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2 
-L/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../.. 
main.o 
sub.o
/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 08048074
main.o(.text+0x19): In function `main':
: undefined reference to `printf'
sub.o(.text+0xf): In function `sub_fun':
: undefined reference to `printf'
collect2: ld returned 1 exit status

出现了一大堆错误，因为printf等函数是在库文件中实现的。在编译bootloader、内核时，用到这个选项──它们用到的很多函数是自包含的。

-static

在支持动态链接(dynamic linking)的系统上，阻止链接共享库。

仍以options程序为例，是否使用-static选项编译出来的可执行程序大小相差巨大：

$ gcc -c -o main.c
$ gcc -c -o sub.c
$ gcc -o test main.o sub.o
$ gcc -o test_static main.o sub.o –static
$ ls -l test test_static
-rwxr-xr-x 1 book book   6591 Jan 16 23:51 test
-rwxr-xr-x 1 book book 546479 Jan 16 23:51 test_static

其中test文件为6591字节，test_static文件为546479字节。当不使用-static编译文件时，程序执行前要链接共享库文件，所以还需要将共享库文件放入文件系统中。

-shared

生成一个共享OBJ文件，它可以和其他OBJ文件链接产生可执行文件。只有部分系统支持该选项。

当不想以源代码发布程序时，可以使用-shared选项生成库文件，比如对于options程序，可以如下制作库文件：

$ gcc -c -o sub.o sub.c
$ gcc -shared -o libsub.so sub.o

以后要使用sub.c中的函数sub_fun时，在链接程序时，指定引脚libsub.so即可，比如：

$ gcc -o test main.o  -lsub  -L /libsub.so/所在的目录/

可以将多个文件制作为一个库文件，比如：

$ gcc -shared  -o libsub.so  sub.o  sub2.o  sub3.o

-Xlinker option

把选项option传递给链接器。可以用来传递系统特定的链接选项，GCC无法识别这些选项。如果需要传递携带参数的选项，必须使用两次-Xlinker'，一次传递选项，另一次传递其参数。例如，如果传递-assert definitions’，要成-Xlinker -assert -Xlinker definitions'，而不能写成-Xlinker “-assert definitions”’，因为这样会把整个字符串当做一个参数传递，显然这不是链接器期待的。

-Wl,option

把选项option传递给链接器。如果option中含有逗号，就在逗号处分割成多个选项。链接器通常是通过gcc、arm-linux-gcc等命令间接启动的，要向它传入参数时，参数前面加上`-Wl,’。

-u symbol

使链接器认为取消了symbol的符号定义，从而链接库模块以取得定义。可以使用多个 `-u’选项，各自跟上不同的符号，使得链接器调入附加的库模块。

目录选项(Directory Option)

下列选项指定搜索路径，用于查找头文件，库文件，或编译器的某些成员。

-Idir

在头文件的搜索路径列表中添加dir 目录。

头文件的搜索方法为：如果以“#include < >”包含文件，则只在标准库目录开始搜索(包括使用-Idir选项定义的目录)；如果以“#include “ ””包含文件，则先从用户的工作目录开始搜索，再搜索标准库目录。

-I-

任何在-I-'前面用-I’选项指定的搜索路径只适用于#include "file"'这种情况；它们不能用来搜索#include '包含的头文件。如果用-I'选项指定的搜索路径位于-I-'选项后面，就可以在这些路径中搜索所有的#include'指令(一般说来-I选项就是这么用的)。还有，-I-'选项能够阻止当前目录(存放当前输入文件的地方)成为搜索#include "file"'的第一选择。-I-'不影响使用系统标准目录，因此，-I-'和-nostdinc’是不同的选项。

-Ldir

在`-l’选项的搜索路径列表中添加dir目录。

仍使用options程序进行说明，先制作库文件libsub.a：

$ gcc -c -o sub.o sub.c
$ gcc -shared -o libsub.a sub.o

编译main.c：

$ gcc  -c -o  main.o  main.c

链接程序，下面的指令将出错，提示找不到库文件：

$ gcc  -o  test  main.o  -lsub
/usr/bin/ld: cannot find -lsub
collect2: ld returned 1 exit status

可以使用-Ldir选项将当前目录加入搜索路径，如下则链接成功：

$ gcc -L. -o test main.o -lsub

-Bprefix

这个选项指出在何处寻找可执行文件，库文件，以及编译器自己的数据文件。编译器驱动程序需要使用某些工具，比如：cpp'，cc1’ (或C++的cc1plus')，as’和ld'。它把prefix当作欲执行的工具的前缀，这个前缀可以用来指定目录，也可以用来修改工具名字。 对于要运行的工具，编译器驱动程序首先试着加上-B’前缀(如果存在)，如果没有找到文件，或没有指定-B'选项，编译器接着会试验两个标准前缀/usr/lib/gcc/'和/usr/local/lib/gcc-lib/'。如果仍然没能够找到所需文件，编译器就在PATH’环境变量指定的路径中寻找没加任何前缀的文件名。如果有需要，运行时(run-time)支持文件libgcc.a'也在-B’前缀的搜索范围之内。如果这里没有找到，就在上面提到的两个标准前缀中寻找，仅此而已。如果上述方法没有找到这个文件，就不链接它了。多数情况的多数机器上，libgcc.a'并非必不可少。 可以通过环境变量GCC_EXEC_PREFIX获得近似的效果；如果定义了这个变量，其值就和上面说的一样被用作前缀。如果同时指定了-B’选项和GCC_EXEC_PREFIX变量，编译器首先使用`-B’选项，然后才尝试环境变量值。

ld/objdump/objcopy选项

我们在开发APP时，一般不需要直接调用这3个命令；在开发裸机、bootloader时，或是调试APP时会涉及，到时再讲。