【linux系统编程】编辑器gcc/g++

简介: 【linux系统编程】编辑器gcc/g++

Linux下的编辑器

介绍:

       Linux系统下可支持很多高级语言的编辑,不同的编辑工具对应不同的语言。本章,我们重点介绍C语言的编辑器 gcc 和C++的编辑器 g++,其中g++也可编辑C语言的文本,但gcc不可编辑C++的文本。


1,编辑器gcc/g++

       我们都知道,文件的编译过程需要经过预处理、编译、汇编、链接过程,直接 gcc [文件] 将会直接一次性执行完编辑文本的过程,形成可执行文件。

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       上图中我们形成的可执行文件是系统默认命名的,使用 gcc code.c -o code.exe 或 gcc -o code.exe code.c 都将可执行文件命名为code.exe,即凡是跟在 -o 选项后面的名称都是可执行文件的命名。


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1-1,系统的编译过程

       众所周知,计算机的语言发展先是从二进制语言到汇编语言,然后不断发展,有了许多的高级语言,因此,高级语言在计算机内部执行时,需要将其翻译成汇编语言,然后从汇编语言翻译成二进制语言,因为发展过程都是要先有语言然后才有了编译器。


       当对文本进行编辑工作时,首先,在预处理过程中,系统会将头文件展开(本质是将头文件内容拷贝至源文件)、去掉文本中的注释、进行宏的替换、条件编译等。下一步进入编译工作时,系统会将高级语言编译成汇编语言,然后进入汇编阶段中,系统将汇编语言编译成二进制文件,此二进制文件称为 “可重定位目标二进制文件” ,注意,此时的二进制文件是不可执行的。因为此时的二进制文件还没有与高级语言中特定的库文件形成关联,即没有联系,而链接过程就是使用标准库文件,将形成的二进制文件与高级语言标准库文件中的代码形成关联,使系统能够识别其中代码的功能。


库文件:


       库文件是预先编译好的函数功能的集合,可以将用户写好的程序打包成一个整体,当其他模块或用户使用时,只需要这个库文件即可,不需要源代码文件。其中,库文件主要分为静态库和动态库,程序在使用库时使用静态链接或动态链接进行静态库或动态库的关联。Linux中静态库文件以 .a 后缀名,动态库文件以 .so 后缀名;Windows中静态库文件以 .lib 为后缀名,动态库文件以 .dll 为后缀名。


       静态库的特点是程序在编译连接的过程当中,编译器从库文件中取得所需代码,复制到生成的可执行文件中。因此静态库是程序在链接阶段被复制到程序当中,和程序的执行过程没有关系。


       动态库(也称为共享库)的特点是在程序运行时由系统动态加载到内存中,程序在使用时直接关联。因此,动态库可以被多个程序共享,同时只占用一份内存空间,提高了内存的使用效率。


       我们可使用 ldd 指令来观察可执行文件所依赖的库文件。


[zhu@zhujunhao ~]$ ldd code   #查看C语言中可执行文件code所依赖的库文件
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd9b12a000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007fde6069b000)  #code依赖动态库/lib64/libc.so.6
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fde60a69000)


       /lib64/libc.so.6这个文件就是C语言标准动态库,标准静态库是/lib64/libc.a,因此在Linux中,我们可直接使用C语言。其它语言也同理,平台要支持一种语言的开发,就必须要提前在系统中安装这种语言的标准头文件和库文件。


1-2,预处理过程

       当我们只想要查看预处理生成的内容时,使用 gcc -E [目标文件] 可在直接显示预处理处理后生成的数据,使用 gcc -E [目标文件] -o [文件] (这里选项不分前后顺序)会将源文件处理后的数据放入 [文件] 中。当不存在 [文件] 时,系统会自动创建此文件。这里的 -E 表示系统将预编译过程处理完后停止。


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -E code.c -o code.i   #将 code.c 文件经预处理后生成的数据放入 code.i 中
[zhu@zhujunhao ~]$ ll
total 36
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu    89 Dec  6 08:46 code.c
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu 25606 Dec  6 08:47 code.i
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu   827 Dec  5 14:52 install.sh


       在预处理过程,我们可使用 -D [宏名称] 自动将宏加入源文件中,在预处理阶段也会将其一并处理。这里要注意,这里的指令添加只是暂时将其添加,再次进入文本后可观察到没有此宏。


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc code.c -DSETVECTOR=1 -o code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ ./code.exe
have SETVECTOR=1      #可发现存在此宏
预编译过程将添加的宏进行替换,但在其它阶段不可,因为只有在预编译过程中才处理宏
[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -E code.c -D SETVECTOR -o code.i


       因此,通过以上可发现,我们在系统编程的过程中,我们可实现自己代码和编译器指令的动态裁剪。


1-3,编译过程

       当我们只想要观看编译处理后的内容时,需使用  -S 选项,使用方法跟预处理使用的语法和方法一样,即:gcc -S [目标文件] -o [文件](这里选项不分前后顺序),将处理完的数据放到 [文件] 中,不同的是,[目标文件] 可以是C语言源文件,也可以是预处理后的文件。-S 表示系统将编译过程处理完后就停止。


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -E code.c -o code.i     #预处理后的文件code.i
[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -S code.c -o code.s    #处理C语言源文件,形成文件code.s
[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -S code.i -o code.s1   #处理预处理的文件,形成文件code.s1


       此过程结束后将会形成汇编语言,即系统调用汇编编译器形成汇编语言。


1-4,汇编过程

       只观看汇编处理后的数据对应的选项为 -c ,用法一样,指令为 gcc -c [目标文件] -o [文件](这里选项不分前后顺序),将汇编形成的二进制数据放入 [文件] 中,其中 [目标文件] 可以是C语言源文件,可以是预处理后的文件,可以是编译过程中形成的汇编文件。-c 表示当系统将汇编过程处理完后就停止。


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -c code.c -o code.o  #处理C语言源文件code.c
[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -c code.i -o code.o   #处理预处理后的文件code.i
[zhu@zhujunhao ~]$ gcc -c code.s -o code.o  #处理编译后的汇编文件code.s

       上面的形成的 code.o 文件就是二进制文件。


1-5,链接过程

       链接是系统处理的最后一步,这里不需要任何选项,直接 gcc 编译即可,即 gcc [目标文件] -o [文件] (这里选项不分前后顺序),这里形成的文件就是将二进制文件与标准库文件链接后的可执行文件。这里表示的是系统直接处理 [目标文件] ,形成可执行文件。


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc code.o -o code    #将二进制文件code.o链接


       可发现,这就是我们平常直接将源文件形成可执行文件的指令。即链接指令。


       链接过程中,系统默认使用动态链接,C语言的动态库在 /lib64/libc.so.6 文件下,而C++的动态库在  /lib64/libstdc++.so.6 文件下,其中,使用 -static 可在链接时改为静态链接,这里要注意的是有些系统默认可能没有安装静态库。我们需要去安装静态库,安装C和C++的静态库指令如下:


[root@zhujunhao ~]# yum install -y glibc-static libstdc++-static   
glibc-static 是C语言的静态库         libstdc++-static是C++的静态库

       其中,C语言安装后的静态库在 /lib64/libc.a 文件下,C++的静态库在 /lib64/libstdc++.a 文件下。


       链接过程使用静态链接指令如下:


[zhu@zhujunhao ~]$ gcc code.c -o code-static -static
[zhu@zhujunhao ~]$ ldd code-static
    not a dynamic executable    #查看后可发现链接的不是动态库,即链接静态库


       g++的使用都与gcc一样,注意的是系统原本没有安装 g++ 编译器,在 CentOS 版本下,安装g++ 相关的指令是:yum install gcc-c++


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