GCC 編譯詳解

GNU CC（簡稱爲Gcc）是GNU項目中符合ANSI C標準的編譯系統，可以編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程序。Gcc不只功能強大，並且能夠編譯如C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多種語言，並且Gcc又是一個交叉平臺編譯器，它可以在當前CPU平臺上爲多種不一樣體系結構的硬件平臺開發軟件，所以尤爲適合在嵌入式領域的開發編譯。本章中的示例，除非特別註明，不然均採用Gcc版本爲4.0.0。

 

 

GCC入門基礎

表3.6 Gcc所支持後綴名解釋

後 綴 名	所對應的語言	後 綴 名	所對應的語言
.c	C原始程序	.s/.S	彙編語言原始程序
.C/.cc/.cxx	C++原始程序	.h	預處理文件（頭文件）
.m	Objective-C原始程序	.o	目標文件
.i	已通過預處理的C原始程序	.a/.so	編譯後的庫文件
.ii	已通過預處理的C++原始程序

如本章開頭提到的，Gcc的編譯流程分爲了四個步驟，分別爲：

· 預處理（Pre-Processing）

· 編譯（Compiling）

· 彙編（Assembling）

· 連接（Linking）

下面就具體來查看一下Gcc是如何完成四個步驟的。

首先，有如下hello.c源代碼

#include<stdio.h>

int main()

{

printf("Hello! This is our embedded world!n");

return 0;

}

（1）預處理階段

在該階段，編譯器將上述代碼中的stdio.h編譯進來，而且用戶可使用Gcc的選項」-E」進行查看，該選項的做用是讓Gcc在預處理結束後中止編譯過程。

注意

Gcc指令的通常格式爲：Gcc [選項] 要編譯的文件 [選項] [目標文件] 其中，目標文件可缺省，Gcc默認生成可執行的文件，命爲：編譯文件.out

 

[root@localhost Gcc]# Gcc –E hello.c –o hello.i

 

在此處，選項」-o」是指目標文件，由表3.6可知，」.i」文件爲已通過預處理的C原始程序。如下列出了hello.i文件的部份內容：

 

typedef int (*__gconv_trans_fct) (struct __gconv_step *,

struct __gconv_step_data *, void *,

__const unsigned char *,

__const unsigned char **,

__const unsigned char *, unsigned char **,

size_t *);

…

# 2 "hello.c" 2

int main()

{

printf("Hello! This is our embedded world!n");

return 0;

}

 

因而可知，Gcc確實進行了預處理，它把」stdio.h」的內容插入到hello.i文件中。

（2）編譯階段

接下來進行的是編譯階段，在這個階段中，Gcc首先要檢查代碼的規範性、是否有語法錯誤等，以肯定代碼的實際要作的工做，在檢查無誤後，Gcc把代碼翻譯成彙編語言。用戶可使用」-S」選項來進行查看，該選項只進行編譯而不進行彙編，生成彙編代碼。

 

[root@localhost Gcc]# Gcc –S hello.i –o hello.s

 

如下列出了hello.s的內容，可見Gcc已經將其轉化爲彙編了，感興趣的讀者能夠分析一下這一行簡單的C語言小程序是如何用匯編代碼實現的。

 

.file "hello.c"

.section .rodata

.align 4

.LC0:

.string"Hello! This is our embedded world!"

.text

.globl main

.type main, @function

main:

pushl �p

movl %esp, �p

subl $8, %esp

andl $-16, %esp

movl $0, �x

addl $15, �x

addl $15, �x

shrl $4, �x

sall $4, �x

subl �x, %esp

subl $12, %esp

pushl $.LC0

call puts

addl $16, %esp

movl $0, �x

leave

ret

.size main, .-main

.ident "GCC: (GNU) 4.0.0 20050519 (Red Hat 4.0.0-8)"

.section .note.GNU-stack,"",@progbits

 

（3）彙編階段

彙編階段是把編譯階段生成的」.s」文件轉成目標文件，讀者在此可以使用選項」-c」就可看到彙編代碼已轉化爲」.o」的二進制目標代碼了。以下所示：

 

[root@localhost Gcc]# Gcc –c hello.s –o hello.o

 

（4）連接階段

在成功編譯以後，就進入了連接階段。在這裏涉及到一個重要的概念：函數庫。

讀者能夠從新查看這個小程序，在這個程序中並無定義」printf」的函數實現，且在預編譯中包含進的」stdio.h」中也只有該函數的聲明，而沒有定義函數的實現，那麼，是在哪裏實現」printf」函數的呢？最後的答案是：系統把這些函數實現都被作到名爲libc.so.6的庫文件中去了，在沒有特別指定時，Gcc會到系統默認的搜索路徑」/usr/lib」下進行查找，也就是連接到libc.so.6庫函數中去，這樣就能實現函數」printf」了，而這也就是連接的做用。

函數庫通常分爲靜態庫和動態庫兩種。靜態庫是指編譯連接時，把庫文件的代碼所有加入到可執行文件中，所以生成的文件比較大，但在運行時也就再也不須要庫文件了。其後綴名通常爲」.a」。動態庫與之相反，在編譯連接時並無把庫文件的代碼加入到可執行文件中，而是在程序執行時由運行時連接文件加載庫，這樣能夠節省系統的開銷。動態庫通常後綴名爲」.so」，如前面所述的libc.so.6就是動態庫。Gcc在編譯時默認使用動態庫。

完成了連接以後，Gcc就能夠生成可執行文件，以下所示。

 

[root@localhost Gcc]# Gcc hello.o –o hello

 

運行該可執行文件，出現正確的結果以下。

 

[root@localhost Gcc]# ./hello

Hello! This is our embedded world!