linux下gcc簡介

Linux系統下的Gcc（GNU C Compiler）是GNU推出的功能強大、性能優越的多平臺編譯器，是GNU的表明做品之一。gcc是能夠在多種硬體平臺上編譯出可執行程序的超級編譯器，其執行效率與通常的編譯器相比平均效率要高20%~30%。 
Gcc編譯器能將C、C++語言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、鏈接成可執行文件，若是沒有給出可執行文件的名字，gcc將生成一個名爲a.out的文件。在Linux系統中，可執行文件沒有統一的後綴，系統從文件的屬性來區分可執行文件和不可執行文件。而gcc則經過後綴來區別輸入文件的類別，下面咱們來介紹gcc所遵循的部分約定規則。 
.c爲後綴的文件，C語言源代碼文件； 
.a爲後綴的文件，是由目標文件構成的檔案庫文件； 
.C，.cc或.cxx 爲後綴的文件，是C++源代碼文件； 
.h爲後綴的文件，是程序所包含的頭文件； 
.i 爲後綴的文件，是已經預處理過的C源代碼文件； 
.ii爲後綴的文件，是已經預處理過的C++源代碼文件； 
.m爲後綴的文件，是Objective-C源代碼文件； 
.o爲後綴的文件，是編譯後的目標文件； 
.s爲後綴的文件，是彙編語言源代碼文件； 
.S爲後綴的文件，是通過預編譯的彙編語言源代碼文件。 
Gcc的執行過程 
雖然咱們稱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行文件的過程不只僅是編譯的過程，而是要經歷四個相互關聯的步驟∶預處理(也稱預編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、彙編(Assembly)和鏈接(Linking)。 
命令gcc首先調用cpp進行預處理，在預處理過程當中，對源代碼文件中的文件包含(include)、預編譯語句(如宏定義define等)進行分析。接着調用cc1進行編譯，這個階段根據輸入文件生成以.o爲後綴的目標文件。彙編過程是針對彙編語言的步驟，調用as進行工做，通常來說，.S爲後綴的彙編語言源代碼文件和彙編、.s爲後綴的彙編語言文件通過預編譯和彙編以後都生成以.o爲後綴的目標文件。當全部的目標文件都生成以後，gcc就調用ld來完成最後的關鍵性工做，這個階段就是鏈接。在鏈接階段，全部的目標文件被安排在可執行程序中的恰當的位置，同時，該程序所調用到的庫函數也從各自所在的檔案庫中連到合適的地方。 

Gcc的基本用法和選項 
在使用Gcc編譯器的時候，咱們必須給出一系列必要的調用參數和文件名稱。Gcc編譯器的調用參數大約有100多個，其中多數參數咱們可能根本就用不到，這裏只介紹其中最基本、最經常使用的參數。 
Gcc最基本的用法是∶gcc [options] [filenames] 
其中options就是編譯器所須要的參數，filenames給出相關的文件名稱。 
-c，只編譯，不鏈接成爲可執行文件，編譯器只是由輸入的.c等源代碼文件生成.o爲後綴的目標文件，一般用於編譯不包含主程序的子程序文件。 
-o output_filename，肯定輸出文件的名稱爲output_filename，同時這個名稱不能和源文件同名。若是不給出這個選項，gcc就給出預設的可執行文件a.out。 
-g，產生符號調試工具(GNU的gdb)所必要的符號資訊，要想對源代碼進行調試，咱們就必須加入這個選項。 
-O，對程序進行優化編譯、鏈接，採用這個選項，整個源代碼會在編譯、鏈接過程當中進行優化處理，這樣產生的可執行文件的執行效率能夠提升，可是，編譯、鏈接的速度就相應地要慢一些。 
-O2，比-O更好的優化編譯、鏈接，固然整個編譯、鏈接過程會更慢。 
-Idirname，將dirname所指出的目錄加入到程序頭文件目錄列表中，是在預編譯過程當中使用的參數。C程序中的頭文件包含兩種狀況∶ 
A)#include 
B)#include 「myinc.h」 
其中，A類使用尖括號(< >)，B類使用雙引號(「 」)。對於A類，預處理程序cpp在系統預設包含文件目錄(如/usr/include)中搜尋相應的文件，而對於B類，cpp在當前目錄中搜尋頭文件，這個選項的做用是告訴cpp，若是在當前目錄中沒有找到須要的文件，就到指定的dirname目錄中去尋找。在程序設計中，若是咱們須要的這種包含文件分別分佈在不一樣的目錄中，就須要逐個使用-I選項給出搜索路徑。 
-Ldirname，將dirname所指出的目錄加入到程序函數檔案庫文件的目錄列表中，是在鏈接過程當中使用的參數。在預設狀態下，鏈接程序ld在系統的預設路徑中(如/usr/lib)尋找所須要的檔案庫文件，這個選項告訴鏈接程序，首先到-L指定的目錄中去尋找，而後到系統預設路徑中尋找，若是函數庫存放在多個目錄下，就須要依次使用這個選項，給出相應的存放目錄。 
-lname，在鏈接時，裝載名字爲「libname.a」的函數庫，該函數庫位於系統預設的目錄或者由-L選項肯定的目錄下。例如，-lm表示鏈接名爲「libm.a」的數學函數庫。 
上面咱們簡要介紹了gcc編譯器最經常使用的功能和主要參數選項，更爲詳盡的資料能夠參看Linux系統的聯機幫助。 
假定咱們有一個程序名爲test.c的C語言源代碼文件，要生成一個可執行文件，最簡單的辦法就是∶ 
gcc test.c 
這時，預編譯、編譯鏈接一次完成，生成一個系統預設的名爲a.out的可執行文件，對於稍爲複雜的狀況，好比有多個源代碼文件、須要鏈接檔案庫或者有其餘比較特別的要求，就要給定適當的調用選項參數。再看一個簡單的例子。 
整個源代碼程序由兩個文件testmain.c 和testsub.c組成，程序中使用了系統提供的數學庫，同時但願給出的可執行文件爲test，這時的編譯命令能夠是∶ 
gcc testmain.c testsub.c □lm □o test 
其中，-lm表示鏈接系統的數學庫libm.a。 

Gcc的錯誤類型及對策 
Gcc編譯器若是發現源程序中有錯誤，就沒法繼續進行，也沒法生成最終的可執行文件。爲了便於修改，gcc給出錯誤資訊，咱們必須對這些錯誤資訊逐個進行分析、處理，並修改相應的語言，才能保證源代碼的正確編譯鏈接。gcc給出的錯誤資訊通常能夠分爲四大類，下面咱們分別討論其產生的緣由和對策。 

第一類∶C語法錯誤 
錯誤資訊∶文件source.c中第n行有語法錯誤(syntex errror)。這種類型的錯誤，通常都是C語言的語法錯誤，應該仔細檢查源代碼文件中第n行及該行以前的程序，有時也須要對該文件所包含的頭文件進行檢查。有些狀況下，一個很簡單的語法錯誤，gcc會給出一大堆錯誤，咱們最主要的是要保持清醒的頭腦，不要被其嚇倒，必要的時候再參考一下C語言的基本教材。 
第二類∶頭文件錯誤 
錯誤資訊∶找不到頭文件head.h(Can not find include file head.h)。這類錯誤是源代碼文件中的包含頭文件有問題，可能的緣由有頭文件名錯誤、指定的頭文件所在目錄名錯誤等，也多是錯誤地使用了雙引號和尖括號。 

第三類∶檔案庫錯誤 
錯誤資訊∶鏈接程序找不到所需的函數庫，例如∶ 
ld: -lm: No such file or directory 
這類錯誤是與目標文件相鏈接的函數庫有錯誤，可能的緣由是函數庫名錯誤、指定的函數庫所在目錄名稱錯誤等，檢查的方法是使用find命令在可能的目錄中尋找相應的函數庫名，肯定檔案庫及目錄的名稱並修改程序中及編譯選項中的名稱。 
第四類∶未定義符號 
錯誤資訊∶有未定義的符號(Undefined symbol)。這類錯誤是在鏈接過程當中出現的，可能有兩種緣由∶一是使用者本身定義的函數或者全局變量所在源代碼文件，沒有被編譯、鏈接，或者乾脆尚未定義，這須要使用者根據實際狀況修改源程序，給出全局變量或者函數的定義體；二是未定義的符號是一個標準的庫函數，在源程序中使用了該庫函數，而鏈接過程當中尚未給定相應的函數庫的名稱，或者是該檔案庫的目錄名稱有問題，這時須要使用檔案庫維護命令ar檢查咱們須要的庫函數到底位於哪個函數庫中，肯定以後，修改gcc鏈接選項中的-l和-L項。 
排除編譯、鏈接過程當中的錯誤，應該說這只是程序設計中最簡單、最基本的一個步驟，能夠說只是開了個頭。這個過程當中的錯誤，只是咱們在使用C語言描述一個算法中所產生的錯誤，是比較容易排除的。咱們寫一個程序，到編譯、鏈接經過爲止，應該說剛剛開始，程序在運行過程當中所出現的問題，是算法設計有問題，說得更玄點是對問題的認識和理解不夠，還須要更加深刻地測試、調試和修改。一個程序，稍爲複雜的程序，每每要通過屢次的編譯、鏈接和測試、修改。下面咱們學習的程序維護、調試工具和版本維護就是在程序調試、測試過程當中使用的，用來解決調測階段所出現的問題。

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