用于linux系統(tǒng)下編程的編譯器,掌握gcc的基本用法

初學(xué)時最好從命令行入手，這樣可以熟悉從編寫程序、編譯、調(diào)試和執(zhí)行的整個過程。編寫程序可以用vi或其它編輯器編寫。

編譯則使用gcc命令。要往下學(xué)習(xí)首先就得熟悉gcc命令的用法。

gcc命令提供了非常多的命令選項(xiàng)，但并不是所有都要熟悉，初學(xué)時掌握幾個常用的就可以了，到后面再慢慢學(xué)習(xí)其它選項(xiàng)，免得因選項(xiàng)太多而打擊了學(xué)習(xí)的信心。

一. 常用編譯命令選項(xiàng)

假設(shè)源程序文件名為test.c。

1. 無選項(xiàng)編譯鏈接

用法：#gcc test.c

作用：將test.c預(yù)處理、匯編、編譯并鏈接形成可執(zhí)行文件。這里未指定輸出文件，默認(rèn)輸出為a.out。

2. 選項(xiàng) -o

用法：#gcc test.c -o test

作用：將test.c預(yù)處理、匯編、編譯并鏈接形成可執(zhí)行文件test。-o選項(xiàng)用來指定輸出文件的文件名。

3. 選項(xiàng) -E

用法：#gcc -E test.c -o test.i

作用：將test.c預(yù)處理輸出test.i文件。

4. 選項(xiàng) -S

用法：#gcc -S test.i

作用：將預(yù)處理輸出文件test.i匯編成test.s文件。

5. 選項(xiàng) -c

用法：#gcc -c test.s

作用：將匯編輸出文件test.s編譯輸出test.o文件。

6. 無選項(xiàng)鏈接

用法：#gcc test.o -o test

作用：將編譯輸出文件test.o鏈接成最終可執(zhí)行文件test。

7. 選項(xiàng)-O

用法：#gcc -O1 test.c -o test

作用：使用編譯優(yōu)化級別1編譯程序。級別為1~3，級別越大優(yōu)化效果越好，但編譯時間越長。

二. 多源文件的編譯方法

如果有多個源文件，基本上有兩種編譯方法：

[假設(shè)有兩個源文件為test.c和testfun.c]

1. 多個文件一起編譯

用法：#gcc testfun.c test.c -o test

作用：將testfun.c和test.c分別編譯后鏈接成test可執(zhí)行文件。

2. 分別編譯各個源文件，之后對編譯后輸出的目標(biāo)文件鏈接。

用法：

#gcc -c testfun.c //將testfun.c編譯成testfun.o

#gcc -c test.c //將test.c編譯成test.o

#gcc -o testfun.o test.o -o test //將testfun.o和test.o鏈接成test

以上兩種方法相比較，第一中方法編譯時需要所有文件重新編譯，而第二種方法可以只重新編譯修改的文件，未修改的文件不用重新編譯。

gcc編程環(huán)境基礎(chǔ)5--編譯時頭文件和庫文件路徑指定

※預(yù)處理(preprocessing),編譯(compilation),匯編(assembly)和連接(linking)

※include的header文件,連結(jié)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)定義，總共有下列來源指定gcc去那找.

當(dāng)初在編譯時指定的(在~gcc/gcc/collect2.c:locatelib()

寫在specs內(nèi)的

后來用-D -I -L指定的

gcc環(huán)境變量設(shè)定(編譯的時候)

ld.so的環(huán)境變量(這是run time的時候)

1.頭文件

gcc 在編譯時怎么去尋找所需要的頭文件 ：

※所以header file的搜尋會從-I開始

※然后找gcc的環(huán)境變量 C_INCLUDE_PATH,CPLUS_INCLUDE_PATH,OBJC_INCLUDE_PATH

※再找內(nèi)定目錄

/usr/include

/usr/local/include

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/include

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/../../../../include/g++-3

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/../../../../i386-linux/include

庫文件不過如果裝gcc的時候，是有給定的prefix的話，那么就是

/usr/include

prefix/include

prefix/xxx-xxx-xxx-gnulibc/include

prefix/lib/gcc-lib/xxxx-xxx-xxx-gnulibc/2.8.1/include

2.庫文件

cos()等函式庫的選項(xiàng)要多加 -lm

編譯的時候:

※gcc會去找-L

※再找gcc的環(huán)境變量LIBRARY_PATH

※再找內(nèi)定目錄 /lib /usr/lib /usr/local/lib 這是當(dāng)初compile gcc時寫在程式內(nèi)的

2.利用Linux系統(tǒng)上已有的研發(fā)庫

(1).查看庫文件提供了哪些調(diào)用

能用nm命令自己查看庫文件提供了哪些調(diào)用

(2).通過頭文件查看函數(shù)的定義

3.gcc選項(xiàng)

總體選項(xiàng) (Overall Option) ：(-c(生成目標(biāo)但不連接) -S(匯編) -E(預(yù)處理) -o file(生成指定的文件) -pipe -v(顯示過程) -x language (設(shè)定文件所使用的語言,使后綴名無效`c’, 可用參數(shù)`objective-c’, `c-header’, `c++’, `cpp-output’, `assembler’, and `assembler-with-cpp’))

語言選項(xiàng) (LANGUAGE OPTIONS) ：(-ansi 只支持 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的 C 語法.這一選項(xiàng)將禁止 GNU C 的某些特色)

預(yù)處理器選項(xiàng) (Preprocessor Option) ：(-Aassertion -C -dD -dM -dN -Dmacro[=defn] -E -H -idirafter dir -include file -imacros file -iprefix file -iwithprefix dir -M -MD -MM -MMD -nostdinc -P -Umacro 相當(dāng)于C語言中的#undef macro -undef -DMACRO 以字符串“1”定義 MACRO 宏, -DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定義 MACRO 宏)

匯編器選項(xiàng) (ASSEMBLER OPTION) ：(-Wa,option )

連接器選項(xiàng) (LINKER OPTION) ：(-llibrary -nostartfiles -nostdlib -static -shared -symbolic -Xlinker option -Wl,option -u symbol )

目錄選項(xiàng) (DIRECTORY OPTION) ：(-Bprefix -Idir -I- -Ldir)

警告選項(xiàng) (WARNING OPTION) ：(-w 不生成所有警告信息，-Wall 生成所有警告信息)

調(diào)試選項(xiàng) (DEBUGGING OPTION) ：(-a -dletters -fpretend-float -g -glevel -gcoff -gxcoff -gxcoff+ -gdwarf -gdwarf+ -gstabs -gstabs+ -ggdb -p -pg -save-temps -print-file-name=library -print-libgcc-file-name -print-prog-name=program )

優(yōu)化選項(xiàng) (OPTIMIZATION OPTION) ：(-O0不進(jìn)行優(yōu)化處理，-O或-O1優(yōu)化生成代碼 -O2進(jìn)一步優(yōu)化 -O3比-O2更進(jìn)一步優(yōu)化，包括inline函數(shù))

目標(biāo)機(jī)選項(xiàng) (TARGET OPTION) ：(-b machine -V version )

機(jī)器相關(guān)選項(xiàng) (MACHINE DEPENDENT OPTION)：(-m486 針對 486 進(jìn)行代碼優(yōu)化)

代碼生成選項(xiàng) (CODE GENERATION OPTION) ：(-fpic -fPIC)

1、用于linux系統(tǒng)下編程的編譯器

概述

GCC(GNU Compiler Collection，GNU編譯器套裝)，是一套由 GNU 開發(fā)的編程語言編譯器。它是一套GNU編譯器套裝

以 GPL 及 LGPL 許可證所發(fā)行的自由軟件，也是 GNU計劃的關(guān)鍵部分，亦是自由的類Unix及蘋果電腦 Mac OS X 操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)編譯器。

GCC 原名為 GNU C 語言編譯器，因?yàn)樗局荒芴幚?C語言。GCC 很快地擴(kuò)展，變得可處理 C++。之后也變得可處理 Fortran、Pascal、Objective-C、Java, 以及 Ada與其他語言。

歷史

GCC是由理查德·馬修·斯托曼在1985年開始的。他首先擴(kuò)增一個舊有的編譯器，使它能編譯C，這個編譯器一開始是以Pastel語言所寫的。Pastel是一個不可移植的Pascal語言特殊版，這個編譯器也只能編譯Pastel語言。為了讓自由軟件有一個編譯器，后來此編譯器由斯托曼和Len Tower在1987年以C語言重寫并成為GNU專案的編譯器。GCC的建立者由自由軟件基金會直接管理。

在1997年，一群不滿GCC緩慢且封閉的創(chuàng)作環(huán)境者，組織了一個名為EGCS〈Experimental/Enhanced GNU Compiler System〉的專案，此專案匯整了數(shù)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性的分支進(jìn)入某個GCC專案的分支中。EGCS比起GCC的建構(gòu)環(huán)境更有活力，且EGCS最終也在1999年四月成為GCC的官方版本。

GCC目前由世界各地不同的數(shù)個程序設(shè)計師小組維護(hù)。它是移植到中央處理器架構(gòu)以及操作系統(tǒng)最多的編譯器。

由于GCC已成為GNU系統(tǒng)的官方編譯器(包括GNU/Linux家族)，它也成為編譯與建立其他操作系統(tǒng)的主要編譯器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP與BeOS。

GCC通常是跨平臺軟件的編譯器首選。有別于一般局限于特定系統(tǒng)與執(zhí)行環(huán)境的編譯器，GCC在所有平臺上都使用同一個前端處理程序，產(chǎn)生一樣的中介碼，因此此中介碼在各個其他平臺上使用GCC編譯，有很大的機(jī)會可得到正確無誤的輸出程序。

結(jié)構(gòu)

GCC的外部接口長得像一個標(biāo)準(zhǔn)的Unix編譯器。使用者在命令列下鍵入gcc之程序名，以及一些命令參數(shù)，以便決定每個輸入檔案使用的個別語言編譯器，并為輸出程序碼使用適合此硬件平臺的組合語言編譯器，并且選擇性地執(zhí)行連結(jié)器以制造可執(zhí)行的程序。

每個語言編譯器都是獨(dú)立程序，此程序可處理輸入的原始碼，并輸出組合語言碼。全部的語言編譯器都擁有共通的中介架構(gòu)：一個前端解析符合此語言的原始碼，并產(chǎn)生一抽象語法樹，以及一翻譯此語法樹成為GCC的暫存器轉(zhuǎn)換語言〈RTL〉的后端。編譯器最佳化與靜態(tài)程序碼解析技術(shù)(例如FORTIFY_SOURCE，一個試圖發(fā)現(xiàn)緩沖區(qū)溢位〈buffer overflow〉的編譯器)在此階段應(yīng)用于程序碼上。最后，適用于此硬件架構(gòu)的組合語言程序碼以Jack Davidson與Chris Fraser發(fā)明的算法產(chǎn)出。

幾乎全部的GCC都由C寫成，除了Ada前端大部分以Ada寫成。

前端接口

前端的功能在于產(chǎn)生一個可讓后端處理之語法樹。此語法解析器是手寫之遞回語法解析器。

直到最近，程序的語法樹結(jié)構(gòu)尚無法與欲產(chǎn)出的處理器架構(gòu)脫鉤。而語法樹的規(guī)則有時在不同的語言前端也不一樣，有些前端會提供它們特別的語法樹規(guī)則。

在2005年，兩種與語言脫鉤的新型態(tài)語法樹納入GCC中。它們稱為GENERIC與GIMPLE。語法解析變成產(chǎn)生與語言相關(guān)的暫時語法樹，再將它們轉(zhuǎn)成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技術(shù)降低GENERIC的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，成為一較簡單的靜態(tài)唯一形式(Static Single Assignment form，SSA)基礎(chǔ)的GIMPLE形式。此形式是一個與語言和處理器架構(gòu)脫鉤的全域最佳化通用語言，適用于大多數(shù)的現(xiàn)代編程語言。

中介接口

一般編譯器作者會將語法樹的最佳化放在前端，但其實(shí)此步驟并不看語言的種類而有不同，且不需要用到語法解析器。因此GCC作者們將此步驟歸入通稱為中介階段的部分里。此類的最佳化包括消解死碼、消解重復(fù)運(yùn)算與全域數(shù)值重編碼等。許多最佳化技巧也正在實(shí)作中。

后端接口

GCC后端的行為因不同的前處理器宏和特定架構(gòu)的功能而不同，例如不同的字符尺寸、呼叫方式與大小尾序等。后端接口的前半部利用這些訊息決定其RTL的生成形式，因此雖然GCC的RTL理論上不受處理器影響，但在此階段其抽象指令已被轉(zhuǎn)換成目標(biāo)架構(gòu)的格式。

GCC的最佳化技巧依其釋出版本而有很大不同，但都包含了標(biāo)準(zhǔn)的最佳化算法，例如循環(huán)最佳化、執(zhí)行緒跳躍、共通程序子句消減、指令排程等等。而RTL的最佳化由于可用的情形較少，且缺乏較高階的資訊，因此比較起近來增加的GIMPLE語法樹形式[2]，便顯得比較不重要。

后端經(jīng)由一重讀取步驟后，利用描述目標(biāo)處理器的指令集時所取得的資訊，將抽象暫存器替換成處理器的真實(shí)暫存器。此階段非常復(fù)雜，因?yàn)樗仨氷P(guān)照所有GCC可移植平臺的處理器指令集的規(guī)格與技術(shù)細(xì)節(jié)。

后端的最后步驟相當(dāng)公式化，僅僅將前一階段得到的組合語言碼藉由簡單的副函式轉(zhuǎn)換其暫存器與內(nèi)存位置成相對應(yīng)的機(jī)械碼。

基本規(guī)則

gcc所遵循的部分約定規(guī)則：

.c為后綴的文件，C語言源代碼文件;

.a為后綴的文件，是由目標(biāo)文件構(gòu)成的檔案庫文件;

.C，.cc或.cxx 為后綴的文件，是C++源代碼文件;

.h為后綴的文件，是程序所包含的頭文件;

.i 為后綴的文件，是已經(jīng)預(yù)處理過的C源代碼文件;

.ii為后綴的文件，是已經(jīng)預(yù)處理過的C++源代碼文件;

.m為后綴的文件，是Objective-C源代碼文件;

.o為后綴的文件，是編譯后的目標(biāo)文件;

.s為后綴的文件，是匯編語言源代碼文件;

.S為后綴的文件，是經(jīng)過預(yù)編譯的匯編語言源代碼文件。

執(zhí)行過程

雖然我們稱Gcc是C語言的編譯器，但使用gcc由C語言源代碼文件生成可執(zhí)行文件的過程不僅僅是編譯的過程，而是要經(jīng)歷四個相互關(guān)聯(lián)的步驟∶預(yù)處理(也稱預(yù)編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、匯編(Assembly)和鏈接(Linking)。

命令gcc首先調(diào)用cpp進(jìn)行預(yù)處理，在預(yù)處理過程中，對源代碼文件中的文件包含(include)、預(yù)編譯語句(如宏定義define等)進(jìn)行分析。接著調(diào)用cc1進(jìn)行編譯，這個階段根據(jù)輸入文件生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。匯編過程是針對匯編語言的步驟，調(diào)用as進(jìn)行工作，一般來講，.S為后綴的匯編語言源代碼文件和匯編、.s為后綴的匯編語言文件經(jīng)過預(yù)編譯和匯編之后都生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。當(dāng)所有的目標(biāo)文件都生成之后，gcc就調(diào)用。