ubuntu下GCC使用簡單教程

若是你還沒裝編譯環境或本身不肯定裝沒裝，不妨先執行

sudo apt-get install build-essential

若是你須要編譯 Fortran 程序，那麼還須要安裝 gfortran(或 g77)

sudo apt-get install gfortran

[編輯] 編譯簡單的 C 程序

C 語言經典的入門例子是 Hello World，下面是一示例代碼：

#include <stdio.h> 
int 
main(void) 
{ 
printf("Hello, world!\n");
return 0;
}

咱們假定該代碼存爲文件‘hello.c’。要用 gcc 編譯該文件，使用下面的命令：

$ gcc -g -Wall hello.c -o hello

該命令將文件‘hello.c’中的代碼編譯爲機器碼並存儲在可執行文件 ‘hello’中。機器碼的文件名是經過 -o 選項指定的。該選項一般做爲命令行中的最後一個參數。若是被省略，輸出文件默認爲 ‘a.out’。

注意到若是當前目錄中與可執行文件重名的文件已經存在，它將被複蓋。

選項 -Wall 開啓編譯器幾乎全部經常使用的警告──強烈建議你始終使用該選項。編譯器有不少其餘的警告選項，但 -Wall 是最經常使用的。默認狀況下GCC 不會產生任何警告信息。當編寫 C 或 C++ 程序時編譯器警告很是有助於檢測程序存在的問題。

本例中，編譯器使用了 -Wall 選項而沒產生任何警告，由於示例程序是徹底合法的。

選項 ""-g"" 表示在生成的目標文件中帶調試信息，調試信息能夠在程序異常停止產生core後，幫助分析錯誤產生的源頭，包括產生錯誤的文件名和行號等很是多有用的信息。

要運行該程序，輸入可執行文件的路徑以下：

$ ./hello
Hello, world!

這將可執行文件載入內存，並使 CPU 開始執行其包含的指令。 路徑 ./ 指代當前目錄，所以 ./hello 載入並執行當前目錄下的可執行文件 ‘hello’。  

[編輯] 捕捉錯誤

如上所述，當用 C 或 C++ 編程時，編譯器警告是很是重要的助手。爲了說明這一點，下面的例子包含一個微妙的錯誤：爲一個整數值錯誤地指定了一浮點數控制符‘%f’。

#include <stdio.h> 

int main (void) 
{ 
printf ("Two plus two is %f\n", 4);
return 0;
}

一眼看去該錯誤並不明顯，可是它可被編譯器捕捉到，只要啓用了警告選項 -Wall。

編譯上面的程序‘bad.c’，將獲得以下的消息：

$ gcc -Wall -o bad bad.c
main.c: 在函數‘main’中:
main.c:5: 警告： 格式‘%f’須要類型‘double’，但實參 2 的類型爲‘int’

這代表文件 ‘bad.c’第 6 行中的格式字符串用法不正確。GCC 的消息老是具備下面的格式 文件名:行號:消息。編譯器對錯誤與警告區別對待，前者將阻止編譯，後者代表可能存在的問題但並不阻止程序編譯。

本例中，對整數值來講，正確的格式控制符應該是 %d。

若是不啓用 -Wall，程序表面看起來編譯正常，可是會產生不正確的結果：

$ gcc bad.c -o bad
$ ./bad
Two plus two is 0.000000

顯而易見，開發程序時不檢查警告是很是危險的。若是有函數使用不當，將可能致使程序崩潰或產生錯誤的結果。開啓編譯器警告選項 -Wall 可捕捉 C 編程時的多數常見錯誤。

[編輯] 編譯多個源文件

一個源程序能夠分紅幾個文件。這樣便於編輯與理解，尤爲是程序很是大的時候。這也使各部分獨立編譯成爲可能。

下面的例子中咱們將程序 Hello World 分割成 3 個文件：‘hello.c’，‘hello_fn.c’和頭文件‘hello.h’。這是主程序‘hello.c’：

#include "hello.h" 
int 
main(void) 
{ 
hello ("world");
return 0;
}

在先前例子的‘hello.c’中，咱們調用的是庫函數 printf，本例中咱們用一個定義在文件‘hello_fn.c’中的函數 hello 取代它。

主程序中包含有頭文件‘hello.h’，該頭文件包含函數 hello 的聲明。咱們不須要在‘hello.c’文件中包含系統頭文件‘stdio.h’來聲明函數 printf，由於‘hello.c’沒有直接調用 printf。

文件‘hello.h’中的聲明只用了一行就指定了函數 hello 的原型。

void hello (const char * name);

函數 hello 的定義在文件‘hello_fn.c’中：

#include <stdio.h> 
#include "hello.h" 

void 
hello (const char * name) 
{ 
printf ("Hello, %s!\n", name);
}

語句 #include "FILE.h" 與 #include <FILE.h> 有所不一樣：前者在搜索系統頭文件目錄以前將先在當前目錄中搜索文件‘FILE.h’，後者只搜索系統頭文件而不查看當前目錄。

要用gcc編譯以上源文件，使用下面的命令：

$ gcc -Wall hello.c hello_fn.c -o newhello

本例中，咱們使用選項 -o 爲可執行文件指定了一個不一樣的名字 newhello。注意到頭文件‘hello.h’並未在命令行中指定。源文件中的的 #include "hello.h" 指示符使得編譯器自動將其包含到合適的位置。

要運行本程序，輸入可執行文件的路徑名：

$ ./newhello
Hello, world!

源程序各部分被編譯爲單一的可執行文件，它與咱們先前的例子產生的結果相同。

[編輯] 簡單的 Makefile 文件

爲便於不熟悉 make 的讀者理解，本節提供一個簡單的用法示例。Make 憑藉自己的優點，可在全部的 Unix 系統中被找到。要了解關於Gnu make 的更多信息，請參考 Richard M. Stallman 和 Roland McGrath 編寫的 GNU Make 手冊。

Make 從 makefile(默認是當前目錄下的名爲‘Makefile’的文件)中讀取項目的描述。makefile指定了一系列目標（好比可執行文件）和依賴（好比對象文件和源文件）的編譯規則，其格式以下：

目標： 依賴
命令

對每個目標，make 檢查其對應的依賴文件修改時間來肯定該目標是否須要利用對應的命令從新創建。注意到，makefile 中命令行必須以單個的 TAB 字符進行縮進，不能是空格。

GNU Make 包含許多默認的規則(參考隱含規則)來簡化 makefile 的構建。好比說，它們指定‘.o’文件能夠經過編譯‘.c’文件獲得，可執行文件能夠經過將‘.o’連接到一塊兒得到。隱含規則經過被叫作make變量的東西所指定，好比 CC(C 語言編譯器)和 CFLAGS(C程序的編譯選項)；在makefile文件中它們經過獨佔一行的 變量=值 的形式被設置。對 C++ ，其等價的變量是CXX和CXXFLAGS，而變量CPPFLAGS則是編譯預處理選項。

如今咱們爲上一節的項目寫一個簡單的 makefile 文件：

CC=gcc
CFLAGS=-Wall

main: main.o hello_fn.o

clean:
rm -f main main.o hello_fn.o

該文件能夠這樣來讀：使用 C 語言編譯器 gcc，和編譯選項‘-Wall’,從對象文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’生成目標可執行文件 hello（文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’經過隱含規則分別由‘hello.c’和‘hello_fn.c’生成）。目標clean沒有依賴文件，它只是簡單地移除全部編譯生成的文件。rm命令的選項 ‘-f’(force) 抑制文件不存在時產生的錯誤消息。

另外，須要注意的是，若是包含main函數的cpp文件爲A.cpp, makefile中最好把可執行文件名也寫成 A。

要使用該 makefile 文件，輸入 make。不加參數調用make時，makefile文件中的第一個目標被創建，從而生成可執行文件‘hello’：

$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc -Wall -c -o hello_fn.o hello_fn.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!

一個源文件被修改要從新生成可執行文件，簡單地再次輸入 make 便可。經過檢查目標文件和依賴文件的時間戳，程序 make 可識別哪些文件已經修改並依據對應的規則更新其對應的目標文件：

$ vim hello.c (打開編輯器修改一下文件)
$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!

最後，咱們移除 make 生成的文件，輸入 make clean：

$ make clean
rm -f hello hello.o hello_fn.o

一個專業的 makefile文件一般包含用於安裝(make install)和測試(make check)等額外的目標。

本文中涉及到的例子都足夠簡單以致於能夠徹底不須要makefile，可是對任何大些的程序都使用 make 是頗有必要的。

[編輯] 連接外部庫

庫是預編譯的目標文件(object files)的集合，它們可被連接進程序。靜態庫之後綴爲‘.a’的特殊的存檔文件(archive file)存儲。

標準系統庫可在目錄 /usr/lib 與 /lib 中找到。好比，在類 Unix 系統中 C 語言的數學庫通常存儲爲文件 /usr/lib/libm.a。該庫中函數的原型聲明在頭文件 /usr/include/math.h 中。C 標準庫自己存儲爲 /usr/lib/libc.a，它包含 ANSI/ISO C 標準指定的函數，好比‘printf’。對每個 C 程序來講，libc.a 都默認被連接。

下面的是一個調用數學庫 libm.a 中 sin 函數的的例子，建立文件calc.c：

#include <math.h> 
#include <stdio.h> 

int 
main (void) 
{ 
double x = 2.0;
double y = sin (x);
printf ("The value of sin(2.0) is %f\n", y);
return 0;
}

嘗試單獨從該文件生成一個可執行文件將致使一個連接階段的錯誤：

$ gcc -Wall calc.c -o calc
/tmp/ccbR6Ojm.o: In function 'main':
/tmp/ccbR6Ojm.o(.text+0x19): undefined reference to ‘sin’

函數 sin，未在本程序中定義也不在默認庫‘libc.a’中；除非被指定，編譯器也不會連接‘libm.a’。

爲使編譯器能將 sin 連接進主程序‘calc.c’，咱們須要提供數學庫‘libm.a’。一個容易想到但比較麻煩的作法是在命令行中顯式地指定它：

$ gcc -Wall calc.c /usr/lib/libm.a -o calc

函數庫‘libm.a’包含全部數學函數的目標文件，好比sin,cos,exp,log及sqrt。連接器將搜索全部文件來找到包含 sin 的目標文件。

一旦包含 sin 的目標文件被找到，主程序就能被連接，一個完整的可執行文件就可生成了：

$ ./calc
The value of sin(2.0) is 0.909297

可執行文件包含主程序的機器碼以及函數庫‘libm.a’中 sin 對應的機器碼。

爲避免在命令行中指定長長的路徑，編譯器爲連接函數庫提供了快捷的選項‘-l’。例如，下面的命令

$ gcc -Wall calc.c -lm -o calc

與咱們上面指定庫全路徑‘/usr/lib/libm.a’的命令等價。

通常來講，選項 -lNAME使連接器嘗試連接系統庫目錄中的函數庫文件 libNAME.a。一個大型的程序一般要使用不少 -l 選項來指定要連接的數學庫，圖形庫，網絡庫等。

[編輯] 編譯C++與Fortran

GCC 是 GNU 編譯器集合（GNU Compiler Collection）的首字母縮寫詞。GNU 編譯器集合包含 C，C++，Objective-C，Fortran，Java 和 Ada 的前端以及這些語言對應的庫（libstdc++，libgcj，……）。

前面咱們只涉及到 C 語言，那麼如何用 gcc 編譯其餘語言呢？本節將簡單介紹 C++ 和 Fortran 編譯的例子。

首先咱們嘗試編譯簡單的 C++ 的經典程序 Hello world：

#include <iostream> 
int main(int argc,char *argv[]) 
{ 
std::cout << "hello, world" << std::endl;
return 0;
}

將文件保存爲‘hello.cpp’，用 gcc 編譯，結果以下：

$ gcc -Wall hello.cpp -o hello
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)':
hello.cpp:(.text+0x23): undefined reference to `std::ios_base::Init::Init()'
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__tcf_0':
hello.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()'
/tmp/cch6oUy9.o: In function `main':
hello.cpp:(.text+0x8e): undefined reference to `std::cout'
hello.cpp:(.text+0x93): undefined reference to `std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)'
/tmp/cch6oUy9.o:(.eh_frame+0x11): undefined reference to `__gxx_personality_v0'
collect2: ld returned 1 exit status

出錯了！！並且錯誤還不少，很難看懂，這可怎麼辦呢？在解釋以前，咱們先試試下面的命令：

$ gcc -Wall hello.cpp -o hello -lstdc++

噫，加上-lstdc++選項後，編譯居然經過了，並且沒有任何警告。運行程序，結果以下：

$ ./hello 
hello, world

經過上節，咱們能夠知道，-lstdc++ 選項用來通知連接器連接靜態庫 libstdc++.a。而從字面上能夠看出，libstdc++.a 是C++ 的標準庫，這樣一來，上面的問題咱們就不難理解了──編譯 C++ 程序，須要連接 C++ 的函數庫 libstdc++.a。

編譯 C 的時候咱們不須要指定 C 的函數庫，爲何 C++ 要指定呢？這是因爲早期 gcc 是指 GNU 的 C 語言編譯器（GNU C Compiler），隨着 C++，Fortran 等語言的加入，gcc的含義才變化成了 GNU 編譯器集合（GNU Compiler Collection）。C做爲 gcc 的原生語言，故編譯時不需額外的選項。

不過幸運的是，GCC 包含專門爲 C++ 、Fortran 等語言的編譯器前端。因而，上面的例子，咱們能夠直接用以下命令編譯：

$ g++ -Wall hello.cpp -o hello

GCC 的 C++ 前端是 g++，而 Fortran 的狀況則有點複雜：在 gcc-4.0 版本以前，Fortran 前端是 g77，而gcc-4.0以後的版本對應的 Fortran 前端則改成 gfortran。下面咱們先寫一個簡單的 Fortran 示例程序：

C Fortran 示例程序 
PROGRAM HELLOWORLD
WRITE(*,10) 
10 FORMAT('hello, world') 
END PROGRAM HELLOWORLD

將文件保存‘hello.f’，用 GCC 的 Fortran 前端編譯運行該文件

$ gfortran -Wall hello.f -o hello
$ ./hello
hello, world

咱們已經知道，直接用 gcc 來編譯 C++ 時，須要連接 C++ 標準庫，那麼用 gcc 編譯 Fortran時，命令該怎麼寫呢？

$ gcc -Wall hello.f -o helloworld -lgfortran -lgfortranbegin

注意：上面這條命令與 gfortran 前端是等價的（g77 與此稍有不一樣）。其中庫文件 libgfortranbegin.a (經過命令行選項 -lgfortranbegin 被調用) 包含運行和終止一個 Fortran 程序所必須的開始和退出代碼。庫文件 libgfortran.a 包含 Fortran 底層的輸入輸出等所須要的運行函數。

對於 g77 來講，下面兩條命令是等價的（注意到 g77 對應的 gcc 是 4.0 以前的版本）：

$ g77 -Wall hello.f -o hello
$ gcc-3.4 -Wall hello.f -o hello -lfrtbegin -lg2c

命令行中的兩個庫文件分別包含 Fortran 的開始和退出代碼以及 Fortran 底層的運行函數。