【Linux】编译器gcc / g++的使用

👉gcc / g++的介绍👈

gcc（GNU C Compiler）是 GNU 退出的功能强大、性能优越的多平台编译器，其可以编译利用 C语言、C++ 和 Object C 等语言编写的程序。gcc 编译出的目标代码质量非常好，编译速度也很快，并且 gcc 是一个交叉平台编译器，它能够在当前处理器平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合嵌入式领域的开发编译。

我们都知道，一份 C语言代码的翻译过程分为预处理、编译、汇编和链接。那我们就用下图的代码来测试这四个过程

👉程序的翻译过程👈

程序的翻译包括预处理、编译、汇编和链接四个过程。

预处理

预处理主要做的事情是宏的替换、头文件的展开、条件编译和删除注释等。预处理指令是以 # 开头的代码行。预处理后的代码还是 C语言代码。

gcc -E test.c -o test.i
# "-E"选项的作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程
# "-o"是指目标文件，".i"文件为经过预处理后的C语言代码
# 如果不加"-o"选项，预处理后的结果将会打印在显示器上

C / C++ 包含的头文件必须存在与系统中，如果头文件不存在，就会报错。那我们 C / C++ 包含的头文件，就在/usr/include/路径下。

那我们打开stdio.h文件来看一下。

头文件的意义：告诉我们如何使用头文件里面的函数（函数声明）和支持代码自动补齐。有函数的声明是不行的，还需要有函数的实现。而函数的实现在函数库里，这个在链接部分的内容里讲解。

编译

在这个阶段中，gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作。在检查

无误后，gcc 把代码翻译成汇编语言。

gcc -S test.c/test.i -o test.s 
# "-S"选项是只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码
# ".s"文件为经过编译后生成的汇编代码

汇编代码

注：汇编代码不能够直接被计算机执行。

汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的汇编代码编程二进制代码

gcc -c test.c/test.s -o test.o
# "-c"选项是汇编结束后停止，生成二进制目标文件(".o"文件，不可执行)

二进制代码

注：二进制目标文件不可执行，需要再进行链接过程才能变成可执行程序。

链接

我们写的代码并没有 printf 函数的实现，且在预处理中包含的 stdio.h 头文件中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现。那么，是在哪里实 printf 函数的呢?

答案是：系统把这些函数的实现都被放到到名为 libc.so.6 的库文件中去了。在没有特别指定时，gcc 会到系统默认的搜索路径/usr/lib下进行查找，也就是链接libc.so.6库函数，这样就能得到 printf 函数的实现了，而这也就是链接的作用。

链接过程完成后，会生成可执行程序（可执行的二进制程序：库的代码+我们的代码）。

gcc test.o #默认生成可执行程序a.out
gcc test.c/test.o -o 可执行程序名 #生成指定的可执行程序

巧记预处理、编译和汇编

选项-ESc，生成的临时文件.iso

👉动静态链接👈

我们要清楚，我们自己写的代码和库里的代码是两码事。

C 标准库是别人已经给我们准备好的，可以让我们直接使用。

我们使用库函数（如：printf），其中我们只写了该函数的调用并没有对应的函数实现。只有当链接的时候，对应的函数实现才会和我们写的代码关联起来。

链接的本质是如何将调用的库函数和标准库关联起来。

动静态链接的感性认识

静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为".a"。

动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为".so"，如前面所述的libc.so.6就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。gcc 默认生成的二进制程序，是动态链接的，可以通过file命令验证。

动态链接形成的可执行程序体积小，节省资源（内存、磁盘和网络等等）；而静态链接不受库升级或者库被删除的影响，形成的可执行程序体积大，占用资源多。

注：去掉前缀 lib 和后缀 .so 剩下的就是库名称。如：libc.so.6 就是 C 标准库。

可以看到，静态链接生成的可执行程序的体积比动态链接生成的可执行程序大上 100 多倍。

注：Linux 指令也是用 C语言写的可执行程序，这些指令也是动态链接 C 标准库生成的。如果我们删掉了 C 动态库，那么很多 Linux 指令都会无法使用了。C语言的动态库只有一份，不会出现重复的库代码。因此，动态库也称为共享库。以后我们要是下载一个 C语言写的程序，不需要卸载 C语言的标准库。

静态链接拷贝的是 .a 结尾的静态库。动态链接链接的是动态库，静态链接链接的是静态库。一般而言，系统会自动携带动态库（系统运行的需要）。静态库一般不存在，如果不存在需要自己安装。

sudo yum install -y glibc-static #安装C语言的静态库
sudo yum install -y libstdc++-static #安装C++的静态库

g++ 的使用

系统为了支持我们写代码，给我们提供了什么？系统给我们提供了标准库的 .h 文件（函数的声明）和标准的动静态库 .so / .a（函数的实现）。除了 Linux 系统，Windows 系统的原理也是一样的。Windows 系统的动态库为 .dll，静态库为 .lib。

脚本语言

#1/bin/bash
total=0
count=1
while [ $count -le 100 ]
do
    let total+=count
    let count++
done
echo "result: $total"

#!/usr/bin/python3
print("hello python")

👉总结👈

本篇博客主要讲解了程序的翻译过程（预处理、编译、汇编和链接）以及动静态链接等。那么以上就是本篇博客的全部内容了，如果大家觉得有收获的话，可以点个三连支持一下！谢谢大家！💖💝❣️