前言
本篇我们将讲述gcc/g++的使用以及它是如何完成一次编译的,因为指令比较简单,而且后文讲述编译过程的篇幅较长,我就先讲gcc/g++的使用,也方便需要的人查阅,但是编译过程才是更重要的知识,OK,话不多说,我们开始吧!
gcc/g++的使用
格式: gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
如果只是要在Linux上编译,命令为:
gcc test.c -o test_target
这是最常用最推荐也是最简单的命令
我举个例子方便理解:
- 我先创建一个程序
- 现在我们需要编译运行它,步骤如下:
- C++文件的执行步骤也是一样的,把gcc改为g++即可
g++ testcpp.cpp -o testcpp_target
- 有朋友就要问了:诶,那gcc 和 要编译的文件中间的选项没填啊?
- 别急,这是后面要讲的,前面到这就是Linux系统执行一个C/C++程序的过程了,后面将讲述它从预处理到最后链接的过程~
gcc/g++是如何完成一次编译的?
第一步:预处理
预处理阶段是干了那些事?
- 去注释
这个很好理解,就不赘述了
- 头文件展开
我们来实际看看它是怎么展开的?
首先我们得生成只经历预处理的文件
命令为:
gcc -E [源文件] -o [目标文件]
-E的含义是:告诉gcc,从现在开始进行程序的翻译,将预处理工作做完就停下来,不要往后走了。 我们可以打开看看
能看到有很多头文件,但是还记得吗,我们只包了一个stdio.h文件,这样的好处就是我们不用那么多文件一个个包含了。
这里还有个知识点,你有木有想过,我们为什么可以在windows或者Linux上进行c/c++或者其他形式的开发呢?
这是因为我们系统中一定会提前或者后续安装好C/C++开发相关的头文件、库函数,C/C++开发环境不仅仅是指vs、gcc、g++,更重要的是语言本身的头文件和库函数, 举个例子,你们下载安装VS studio的时候,选择对应的开发包同步也在下载c的头文件和库函数,你可以去找一下对应的文件
- 条件编译
我们知道很多软件会提供社区版和专业版,社区版是免费的,那么难道提供这些软件的公司还需要维护两份代码吗?
当然不是,它只需要设置条件编译,让会员能使用所有功能,而社区版则是被阉割一部分代码,这就是条件编译的含义。
- 宏替换
很好理解
假设有这么一个例子
我们执行后看它的预处理情况
可以很清楚的看到它被替换成了10
总结一下:
预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
预处理指令是以#号开头的代码行。
实例: gcc –E hello.c –o hello.i
选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。
预处理完就要进入编译了~
编译
编译的目的是生成汇编语言
它首先会检查代码的规范性,是否有语法错误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
用户可以使用-S选项来查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码,它将编译工作做完就停下来。
举个栗子:
打开看看里面长啥样
编译的下一步是汇编
汇编
汇编的目的是生成机器可识别代码
汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
用户在此可使用选项-c就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了,它的过程是从现在开始进行程序的翻译,将汇编工作做完就停下来
它可以重定位二进制文件,和 库 进行链接形成可执行程序
举个栗子:
进去看看
可以看到它生成了我们看不懂的0101这种二进制的文件
它现在可以独立执行了吗?
答案是不可以,虽然它现在已经是二进制了,但是它还需要经过链接才能执行
终于链接了!
链接
链接的目的是生成可执行文件或库文件
在成功编译之后,就进入了链接阶段。
举个例子
就这样,一个程序终于执行结束
函数库
- 我们的C程序中,并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”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?
- 最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 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,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用
- 方法的实现就在库中,库其实就是把源文件(.c)经过一定的翻译,然后打包最后只给你提供一个文件而不用给你提供太多源文件,同时,也达到了隐藏源文件的目的。
- 有一个公式很好的体现了这之间的关系:
- 头文件提供的方法声明+库文件提供方法的实现+你的代码=你的软件
- 我们都是站在巨人的肩膀上学习的!
函数库的分类
函数库一般分为静态库和动态库两种。
如果拿去B站看视频举例,静态库相当于提前下好了B站的视频然后想看视频时再看视频,而动态库则相当于直接去网页看视频。
在编译器使用静态库进行静态链接时,会将自己的方法拷贝到目标程序中,该程序以后不用再依赖静态库,而动态库不同,一旦对应的动态库缺失,影响的不止一个程序,可能导致很多程序都无法正常运行!
- 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。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。 gcc hello.o –o hello - gcc默认生成的二进制程序,是动态链接的,这点可以通过 file 命令验证。
接下来我们来验证上面所说的
由于机器故障找的网图,不过不影响结果
可以看到在Linux中,编译形成可执行程序,默认采用的就是动态链接
那静态链接怎么验证呢?
只需要在后面加上-static即可
1.如果我们没有静态库,但是我们就要-static, 行不行呢?不行(以后再详细解释)
2.如果我们没有动态库,只有静态库,而且gcc能找到吗?
能的,gec默认优先动态链接,-static的本质是改变优先级,而且只适配一次
3.链接的都是动态库或者都是静态库吗?不一定是纯的全部动态链接或者静态链接,它可以是混合的!
动态库|静态库总结
动态库因为是共享库,它可以有效的节省资源(磁盘空间,内存空间,网络空间等)[优点]
动态库一旦缺失,导致各个程序都无法运行[缺点]
静态库,不依赖库,程序可以独立运行[优点]
体积大, 比较消耗资源[缺点]
gcc选项
- -E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
- -S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
- -c 编译到目标代码
- -o 文件输出到 文件
- -static 此选项对生成的文件采用静态链接
- -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
- -shared 此选项将尽量使用动态库,所以生成文件比较小,但是需要系统由动态库.
- -O0
- -O1
- -O2
- -O3 编译器的优化选项的4个级别,-O0表示没有优化,-O1为缺省值,-O3优化级别最高
- -w 不生成任何警告信息。
- -Wall 生成所有警告信息。
预处理、编译、汇编、链接,他们对应的文件怎么记忆后缀名呢?
有个好方法
看看你键盘最左上角的是Esc键,对应着相应的指令
想想镜像的后缀:iso ,对应相应的后缀
后记
本篇主要讲述了Linux编译器gcc/g++的使用以及编译过程。