一、对程序的认知 && 初识gcc
1、程序是如何诞生的？
对于一个程序来说，从【编辑】——>【编译】——>【链接】——>【运行】总共要经过这些步骤算是一个程序完成的诞生过程。如果我们要去细谈其中的过程，又可以像下面这样分化:point_down:
- 我们需要将这个【源程序】首先转变为【可执行程序】，中间的这一流程就被成为==翻译环境==，这一环境也就是我们本文所学习的
gcc所要做的事情。在下一模块我就会对预编译、编译、汇编、链接这四个小模块展开做讲解:book:
2、gcc的初步认识
:dart: gcc英文全名为
GNU Compiler Collection，早期的gcc编译器主要用于C语言编译，但是经过几十年的发展，gcc编译器可以用于多种语言的编译，例如C++、Go等目前较为主流的语言。 :dart: 熟悉gcc编译器是对于我们开发C/C++程序的底层基本功，虽然目前各厂商的开发IDE已经非常智能，从某种程度上已经把程序员从底层代码的编译、部署等工作解放出来，但是如果需要开发大型C++项目或者对于编译过程进行优化，那么gcc编译器是需要进行了解和深入的:mag:
- 对于gcc而言，它是一款Linux中的编译器，通常和我们之前所讲的Linux 编辑器vim配合使用。
- 我们对【编辑】【编译】应该要有一个很清晰的认识，我们平时在写C/C++代码的时候，大多都是在一些集成开发环境上（IDE）进行，就像VS、VC。这些软件屏蔽了底层的细节，使用户可以不需要关注这些繁琐复杂的东西，只需要关注程序本身即可，但是却==淡化了我们对程序的演变和形成==
- 这些软件通常是包含了
编辑、编译、链接、调试这些功能 - 对于
编辑功能来说有【编辑器】 - 对于
编译功能来说有【编译器】，VS2019为cl.exe - 对于
链接功能来说有【链接器】，VS2019为link.exe - 对于
调试功能来说有【调试器】
相信有了这些，你对程序的诞生过程一定有了一个更加深入的理解
3、如何使用gcc
讲了这么多，要如何去使用gcc呢？来看看吧👀
格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
具体如何使用，请看下一模块:point_down:
二、gcc逐步分析程序的翻译环境
好，接下去我们就来谈谈如何如何使用gcc来观察程序在翻译环境下的各个步骤。一下的讲解可能比较简略一些，如果想了解得更加深入，可以看看我的另一篇文章——> C生万物 | 程序的翻译环境和执行环境。很多内容也是从这篇文章中归纳出来的
- 下面是从源文件【.c】到可执行文件【.exe】的整体过程
1、预编译【进行宏替换】
在预编译阶段会执行以下四件事
- 头文件的展开 —— 编译器第一件做的事
- 宏定义的替换
- 去注释
- 条件编译的执行
gcc需要执行的指令
gcc -E file.c -o file.i
-E表示是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程-o表示输出到指定文件【-o 后面紧跟的永远都是你要形成文件的名称】.c结尾的文件表示源程序；.i结尾的文件表示已经过预处理的C原始程序
2、编译【C语言——>汇编语言】
在编译阶段会执行以下四件事
- 语法分析
- 词法分析
- 语义分析
- 符号汇总
以上其实就是在将C语言的代码转化为汇编代码的一个流程
gcc需要执行的指令
gcc -S file.i -o file.s
-S表示只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码.i结尾的文件表示源程序；.s结尾的文件表示经过编译生成的汇编代码
3、汇编【汇编语言——>可重定位目标二进制文件】
在汇编阶段会执行以下两件事
- 将汇编指令转换为二进制指令【需要特定的文本阅读器readelf】
- 形成符号表
gcc需要执行的指令
gcc -c file.s -o file.o
-c表示是gcc编译到目标代码.s结尾的文件表示经过编译生成的汇编代码；.o结尾的文件表示经过编译生成的汇编代码
- 在汇编这一块，就是将汇编语言翻译成可以重定位的二进制文件，里面的二进制代码我们人眼是看不到的，要特定的阅读器才可以看得明白
- 有几个源文件【.c】就会生成几个目标文件【.o】
此时我们可以来试试执行一下这个目标文件，不过发现没有【x】可执行的权限，于是使用chmod做一个提权的操作。但是系统却说cannot execute binary file，上面看到过这是一个二进制文件，对于二进制文件来说是不可以被执行的
对于上面的这三步【预编译】、【编译】、【汇编】都是对一个源文件中的代码进行操作的过程，没有引入其他人的代码。但是到了链接这一步，可能就要与别人的代码或者是库中的代码一起执行
4、链接【生成可执行文件或库文件】
在链接阶段会执行以下两件事
- 合并段表
- 符号表的合并和重定位
gcc需要执行的指令
gcc -E file.c -o file.i
-E表示是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程；-o表示输出到指定文件.c表示源程序；.i表示已经过预处理的C原始程序
- 这里便不展示与其余文件的合并了，这里导一个我之前做过的GIF
- 可以来看看这个可执行文件
my_out，它也是一个内容也是二进制代码，可供机器识别
- 最后的总结可以看看这张图
5、巧记gcc命令选项与生成文件后缀【⭐】
📚 命令选项：-E -S -c 【键盘左上角的Esc，不过中间的S要大写】 📚 文件后缀：.i.s .o 【.iso为镜像文件的后缀，ISO也为国际标准化组织】
三、gcc与g++的区别
看了这么久gcc，我们来看看g++，其实这两个编译器的用法是一模一样的，只是对于gcc才说是用来编译C语言代码，对于g++来说是用来编译C++的代码
- 不过这只是笼统的说法，其实对于gcc而言也是可以编译C++代码的，对于g++而言是可以编译C语言代码的
- 但是实际上在一些具体的语法规则上，C++在编译过程中的语法检查会更加严格。此外，C++语言本身在编译 过程中也会引入C++的标准库，如果使用gcc编译器直接编译C++语言会在编译过程中添加额外的参数，这样会显得编译过程较为繁琐（因为大部分情况下我们希望标准库可以直接引入，而不是再需要手动指定，否则对于初级使用者会带来额外的学习负担）。为了更方便使用编译器，我们选择g++来编译C++代码。
- 总结一下，gcc可以完成C++语言的编译，但是使用过程会较为繁琐，而g++就是简化后的编译指令
