用GCC编译链接程序--编译链接器GCC常用功能

一，GCC编译器简介

 

     GCC是Linux平台下常用的编译链接器。编译链接的过程分为：

     源代码-->预处理文件（.i）-->编译后的汇编代码(.s)-->汇编后的二进制文件(.o)-->链接后的二进制物件(无后缀)。

     处理程序分别是 ：cpp、ccl、as、ld。

     使用 -v选项，可以看到各个阶段关联的处理程序。

 

     使用gcc -E 指示gcc对源代码进行预处理，结果直接输出到终端。

     使用gcc -S 指示gcc编译成为汇编语言

     使用gcc -c  指示gcc直至形成二进制文件（不进行链接）

     使用gcc      指示gcc链接形成二进制物件（多个二进制模块链接形成大的模块或者可执行程序）

 

     因此你需要的目标文件的种类是 -E、-S、-c或者不带这些参数确定的，

     源文件可以是中间文件的一种。-o参数控制的仅仅是输出文件的名称。

 

     但是gcc默认会根据源文件的后缀去判断应该调用处理程序的那些。例如源文件的后缀是.c，则gcc -E使用的是cpp，gcc -c则使用cpp、ccl、as。如果源文件的后缀是.o，则gcc -E 是无法进行的，会报错：linker input file unused because linking not done。这是gcc发现这个应该进行链接，但是选项指示不使用linker程序，因而报这种错误信息。如果源文件是二进制的文件，但是保存的源文件后缀 却是.c，则gcc会当作这是.c文件，如果采用gcc不带参数，则gcc会很多错，因为它把这个文件当作源代码处理的。

 

     注意：这里，源文件指的是gcc的输入文件，源代码指的是程序源代码文件。

 

     以下是使用gcc 不带-E、-S、-c这些参数时，将会进行的处理与输入文件后缀（类型）的对应关系。

     使用-save-temps可以保存编译各个阶段的临时文件。

 

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后缀 名	种类说明	源文件相应的后续处理
		预处理	编译	汇编	链接
.c	C 语言 源 程序	○	○	○	○
.C/.cc/.cxx	C++ 语言 源程序	○	○	○	○
.h	源程序所包含的头文件	--	--	--	--
.i	经过预处理的 C 源程序		○	○	○
.ii	经过预处理的 C++ 源程序		○	○	○
.s	汇编语言源程序			○	○
.S	汇编语言源程序	○		○	○
.o	目标文件				○
.a	由目标文件构成的档案文件				○

 

二，GCC常用编译选项

 

    格式为：

    gcc [option | filename] .......

 

    gcc的命令可以分为如下几类：

 

     1，全局选项  -c，-S，-E ，-o

     2，目录选项  -Ipath，-Lpath

     3，链接选项  -shared，-llibrary -Wl option

     4，警告选项  -Wall， -Wextra，-Wconversion，-Wshardow，-Wcast-qual

     5，调试选项  -g ,-ggdb

     6，优化选项  -O, -O0,-O1,-O2,-O3

     7，其它选项  -fPIC

  

   部分选项简介：

     -Wl,option      : 传递 option 给链接程序

        -Wl,-Bstatic  : 明确限定链接静态库 ( 链接程序将不再接受动态链接库，直到再次指定 -Bdynamic)

        -Wl,-Bdynamic : 明确限定链接动态库

 

    -fPIC   : 生成动态链接用位置无关代码 (Position-independent code)

    -shared : 生成动态链接目标文件

    -L      : 指定链接阶段链接库所在路径

    -l      : 指定要链接的库（原库名去除前缀 “ lib ” 和后缀 “ .a/.so ” 的剩余部分）

 

 

a)目录选项

     目录选项是为编译器指定搜索头文件和库文件所在目录的，

     编译时，头文件的搜索顺序为：

        -Ipath指定--------->环境变量C_INCLUDE_PATH或者CPLUS_INCLUDE_PATH--------->/usr/local/include和/usr/include

 

     库文件搜索顺序：

        -Lpath指定-------->环境变量LIBRARY_PATH----------->/usr/local/lib和/usr/lib。

     可以利用搜索顺序使得当前目录下的程序编译时链接静态c++库libstdc++.a：

 

    ln -s ` g++ -print-file-name = libstdc++.a` (注意是反引号，不是单引号，意义是运行反引号里边的命令)

    这样便建立了一个到g++使用的静态库libstdc++.a的符号链接。

 

    g++   -o hello -L. hello.cpp 该命令会使得g++搜索当前目录的链接库，搜索到了libstdc++.a，因而采用静态链接。

   

    使用ldd查看编译结果，可以看到没有对c++动态链接库的依赖：

 

    #ldd  hello

        linux-gate.so.1 =>  (0x00a58000)

        libm.so.6 => /lib/libm.so.6 (0x006d7000)

        libgcc_s.so.1 => /lib/libgcc_s.so.1 (0x00858000)

        libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x00591000)

        /lib/ld-linux.so.2 (0x00573000)

  

  b）调试信息选项

   -g [Format][LEVEL]   : 设定生成的调试信息的格式和级别。

         -g

        编译器指示操作系统生成本地格式（如stabs、COFF、XCOFF、DRAWF-2）

     -ggdb

     生成的调试信息且其中尽可能包含所有额外的GDB扩展

   

    FORMAT: 指定调试信息的格式，如 ‘stabs+’, ‘stabs’, ‘xcoff+’, ‘xcoff’, or ‘vms’

    LEVEL：

        0：不生成调试信息

        1：最小调试信息，用于跟踪程序的部分内容：函数、外部变量，不能跟踪局部变量和行 号。

        2：默认的debug信息生成级别。可跟踪局部变量和行号。但不包含宏。

        3：包含额外的debug信息，包括宏的信息。             

   

   建议使用： 调试使用-ggdb，发布使用GNU package发布默认的-g。

   

   注意事项

    因为GCC允许 –g 和 –O选项同时存在，在这种情况使用GDB调试会产生奇怪的结果

   （如： 某 些变量不存在了，某些语句没有被执行，处理流程发生了变化等等），

    在开发调试过程中尽量关闭 优化选项。

 

   c）优化选项：

           -On，n为0～3之间的数值，表示优化级别。

方案	对目标文 件的影响		对编译过程 的影响		优化级别选用的方案 （ ○： 使用； △： 部分使用； ×： 不使用）
	执行 速度	代码 大小	编译 速度	内存 使用	-O0 或者默认  (default)	-O1 或者 - O	-O2	-O3
合并公共表达式（源代码级别优 化）	加快	减少	减慢	增加	×	○	○	○
函数内联（源代码级别优 化）	加快	增加	减慢	增加	×	△	△	○
循环展开 （空间换时间优 化）	加快	增加	减慢	增加	×	×	×	○
度优化	加快	不增 加	减慢	增加	×	×	○	○

   

     推荐：调试使用-O0，发布使用与GNU package发布优化级别相同的-O2。    

   

  d）警告选项：

      推荐使用：

         -Wall -W -Wconversion -Wshadow -Wcast-qual

         -Wall 开启多个常用的错误警告选项。它结合了很多可以单独使用的警告选项。

             - Wformat (included in -Wall)   

                        这个选项在 -Wall 中包含了。这个选项对于诸如 printf 、 scanf 这些函数中的不正确的字符串 格式的使用提出警告，

                        在这种情况下，指定的字符串格式与对应函数的参数的类型不 匹配。

                        例如： printf(“my name is %s/n”, name, name);

          

           -Wimplicit (included in -Wall)

                      这个选项在 -Wall 中包含了。这个选项对使用没有声明的任何函数进行警告。

                常见的没有声明就引用的函数的典型原因是没有包含头文件  

          -Wreturn-type (included in -Wall)

                        

                这个选项在 -Wall 中包含了。这个函数对没有返回值，但是没有声明返回值是 void 的函数提出警告。

                        example :  int func() {   }

       

          -W or -Wextra  

                         

                       这个开启一些而外的 -Wall 没有包含的警告标识。例如在有符号数和无符号数之间进行比 较、

                       指针和证书 0 进行除了！ = 的比较运算等。

                       example :    void func( void * pointer ){  if (pointer <= 0 ) … }

         -Wconversion  

               这个选项对可能引发不可预料的结果的隐式类型转换提出警告。                    

                       例如:    unsigned int length = - 1 ;

         -Wshadow  

                    这个选项对于某个范围内已经被声明的变量的重新声明提出警告。

                     例如:    { int xxx = 1 ; { int xxx= 2 ; … } … }

   

         -Wcast-qual  

                    

                   这个选项对于强制转化的删除一个类型限定符的指针提出警告，例如 const 类型限定符。

                   例如:    void func( const char * xxx) {  char * yyy = xxx ; … } 

 

    e）编译链接、创建库文件的过程：

 

    使用源代码文件test.c、main.c作为说明例子，其中main.c用到了test.c中的函数：

 

    test.c: 

         int max(int a,int b) {

           return a>b?a:b;

          }

   main.c:

        int main(){

           printf("max(1,2)=%d/n",max(1,2));

           return 0;

         }

 

    1，创建动态库 ：

         1）gcc -fPIC -c -o test.o test.c     

          -fPIC表示产生位置无关代码（position independence code）,

           -c表示产生的是二进制文件，不进行链接，

           -o表示产生的文件名。

         2）gcc -shared -o libtest.so test.o

            使用1）中编译的二进制文件，产生动态库

    2，使用动态库

       gcc -o main mian.c -L. -ltest

       使用链接的库文件在前目录，名字为test。

 

    3，创建静态库

        1）gcc -c -o test.o test.c

           -c表示产生的是二进制文件，不进行链接，

           -o表示产生的文件名。

        2)ar rcs libtest.a test.o

            使用1）的二进制文件，产生静态库（文档文件）

 

    4，使用静态库

      gcc -o main main.c -L. -ltest

       使用链接的库文件在当前目录，名字为test。