Linux编译器-gcc/g++使用

前言：

gcc/g++介绍：

gcc 和 g++ 是 GNU Compiler Collection 工具集中的两个主要工具，分别用于编译 C 和 C++ 程序。它们之间的主要区别在于语言的默认设置和链接的库。

我们知道在linux中，gcc指令编译.c后缀的文件，g++编译 .cpp后缀的文件。一个文件要想被编译成一个可执行文件要满足两个条件：一个是其文件类型可以被编译，另一个是文件内容可以被被编译。

假设我们在linux中用gcc/g++指令编译一个非以 .c/.cpp 后缀的文件，观察其结果

假设我们在linux中用gcc/g++指令编译一个以 .c/.cpp 后缀的文件，但是其内容无法正常编译，观察其结果

总结：一个文件要想被编译成一个可执行文件要满足两个条件：一个是其文件类型可以被编译（指gcc编译.c文件，g++编译.c++文件），另一个是文件内容可以被被编译。

1.必备知识

1. 预处理（进行宏替换)

2. 编译（生成汇编)

3. 汇编（生成机器可识别代码）

4. 连接（生成可执行文件或库文件)

2.gcc/g++基本编译指令（以gcc为例）

格式：

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

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。

2.1编译 c源文件生成可执行文件

gcc 文件名 -o 目标文件

2.2 查看 gcc 版本信息：

gcc --version

2.3预处理（生成预处理文件）

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。-E选项让gcc在预处理结束后停止，生成一个仅预处理过的目标文件。

gcc -E filename.c -o output.i

这行指令的意思是，gcc从filename.c文件开始编译，到预处理阶段结束后马上停止，并生成目标文件。

2.4 编译（生成汇编）

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。使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码

gcc -S filename.c -o output.s

这行指令的意思是gcc编译器从文件filename.c开始编译，到编译阶段结束，生成汇编文件。 如果开始编译的文件是已经经过预处理的.i文件，那就不用再进行预处理。

2.5 汇编（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，在这个阶段会将汇编代码转换成机器可以识别的二进制代码。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。

gcc -c filename.c -o output.s

思路同上，编译器从filename.c开始，到汇编阶段结束后停止，生成机器可识别的二进制代码的 ".o"文件

2.6链接（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。这个阶段会将 .o 目标文件连接成一个可执行文件，这也是编译器翻译的最后一个阶段。

gcc filename.c -o output

上述代码是将filename.c文件编译到可执行文件，中间经历了预编译、编译、汇编、链接四个阶段。也就是我们经常使用的一条指令。

3.函数库

函数库（Library，缩写为lib）分为 静态库和动态库。是一组已经编写好的代码，可供程序员在自己的程序中重复使用。这些代码可以包含函数、数据结构、对象等，用于完成特定的任务。函数库的使用有助于提高代码的可维护性、重用性和可扩展性。

比如， 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printf函数的实现,那么,是在哪里实现了“printf”函数的呢?

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。

3.1静态库与动态库的区别：

静态库（Static Library）：

• 编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,生成的文件比较大,形成一个独立的可执行文件。
• 静态库的文件扩展名通常为 .a（在Unix/Linux系统）或 .lib（在Windows系统）。
• 静态库的优点是它可以在编译时将库的代码嵌入到程序中，使得程序在运行时不再依赖于外部的库文件。

动态库（Dynamic Library）：

• 动态库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，在运行时被加载到内存中，这样能节省系统的开销，程序在需要时调用动态库中的函数。
• 动态库的文件扩展名通常为 .so（在Unix/Linux系统）或 .dll（在Windows系统）。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。完成了链接后,gcc 就可以生成可执行文件。
• 动态库的优点是它可以被多个程序共享，减小了程序文件的大小，同时允许在不修改程序代码的情况下更新库文件。

3.2修改链接方式

gcc -static your_program.c -o your_program_static

使用 -static 选项告诉编译器进行静态链接

4. file指令

file 命令用于确定文件的类型，也可以使用file命令来查看生成的二进制程序是动态链接的还是静态链接的。

格式是:file+二进制程序