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分类： LINUX
2008-04-12 22:50:37
以前对编译系统没有多大了解，仅仅当成一个工具来使用，从没有对其进行从内而外的理解。前几天看了关于GCC的东西，现在想来，好好总结一下，怕过了两天又忘了，算是留下研究的证明吧， 呵呵。
1. 为什么使用GCC。关于这个问题，从来没有问过自己，是啊，有很多的编译器，为什么使用GCC呢，看一下GCC的全称就知道答案了：GNU Compiler Collection. 这就意味着其遵循GNU，人人都可以用，人人都可以优化，也意味它是安全的，全世界几亿双眼睛盯着呢，敢造次吗！它会越来越进化，因为全世界几亿人都时刻准备着为了它的优化做奋斗呢，就跟实现共产主义似的。
2. 编译器的处理过程：
编译过程一般可以分为四个部分，分别由四个功能模块来完成。
从功能来看：
源程序－＞ 预处理cpp －＞ 编译ccl －＞ 汇编as －＞ 链接ld －＞可执行文件
从文件流来看：
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预处理cpp
编译ccl 汇编as 链接ld
。c―――――＞。i―――――＞。S―――――＞。o―――――＞可执行文件
现罗列一下编译过程中的文件的类型：
原始程序码的扩展名指出所用编写程序所用的语言，以及相对应的处理方法：
.c C 原始程序 ； 预处理、编译、汇编
.C C++ 原始程序 ； 预处理、编译、汇编
.cc C++ 原始程序 ； 预处理、编译、汇编
.cxx C++ 原始程序 ； 预处理、编译、汇编
.m Objective-C 原始程序 ； 预处理、编译、汇编
.i 已经过预处理之 C 原始程序 ； 编译、汇编
.ii 已经过预处理之 C++ 原始程序 ； 编译、汇编
.s 组合语言原始程序 ； 汇编
.S 组合语言原始程序 ； 预处理、汇编
.h 预处理文件(标头文件) ； (不常出现在指令行)
其他扩展名的文件是由连结程序来处理，通常有：
.o Object file
.a Archive file
.so Shared object file
Linux程序员可以根据自己的需要让GCC在编译的任何阶段结束,以便检查或使用编译器在该阶段的输出信息,或者对最后生成的二进制文件进行控制（可对任一中间类型的代码进行处理即可从任一口入，也可以生成任一中间段的代码即可从任一口出）,以便通过加入不同数量和种类的调试代码来为今后的调试做好准备。和其它常用的编译器一样,GCC也提供了灵活而强大的代码优化功能,利用它可以生成执行效率更 高的代码。GCC提供了30多条警告信息和三个警告级别,使用它们有助于增强程序的稳定性和可移植性。此外,GCC还对标准的C和C++语言进行了大量的扩展,提高程序的执行效率,有助于编译器进行代码优化,能够减轻编程的工作量。从程序员的角度看,只需简单地执行一条GCC命令就可以了,但从编译器的角度来看,却需要完成一系列非常繁杂的工作。首先,GCC需要调用预处理程序 cpp,由它负责展开在源文件中定义的宏,并向其中插入“#include”语句所包含的内容;接着,GCC会调用ccl和as将处理后的源代码编译成目标代码;最后,GCC会调用链接程序ld,把生成的目标代码链接成一个可执行程序。
3. GCC编译器的功能
（1） 工作流程的介绍
预编译：源代码中的预编译指示以"#"为前缀。对#include“”与#include<>作一下解释。
#include“”：要求预编译模块先到“…”指定的位置去找－＞再到-Idirname中去找－＞到系统默认的目录（一般为/usr/include）中找。
#include<>：到系统默认的目录（一般为/usr/include）中找。
源代码经过预编译模块CPP完成如下：
这就使我们能够在整个源文件中使用符号常量，而符号常量是在一个地方定义的，如果它的值发生了变化，所有使用符号常量的地方 都能自动更新。如果想就从源程序－＞生成预处理的代码，命令如下：
gcc –E sample.c –o sample.i
如果要指定对include中包含文件的收搜位置则如下（如果放在系统默认的位置（/usr/include）则不用特别指出）：
gcc –E sample.c -I dirname –o sample.i
但是在实践中，几乎不需要单独使用 -E 选项，而是让它把输出传送给编译器。
编译：其实就是作语法检查，作为一个中间步骤，gcc把代码翻译成汇编语言（。S）。它一定要这样做，它必须通过分析你的代码而搞清楚你究竟想要做什么。如果你犯了语法错误，它就会告诉你，这样编译就失败了。
单独的过程命令如下：
gcc –S sample.c / sample.i -o sample.S
汇编：as 把汇编语言代码转换为目标代码。事实上目标代码并不能在CPU上运行， 但它离完成已经很近了。编译器选项 -c 把 .c 文件转换为以 .o 为扩展名的目标文件。
单独的过程命令如下：
gcc –c sample.c / sample.i / sample.S -o sample.o
如果不用-o选项，系统自动生成sample.o文件。汇编过程生成目标代码。
链接：为什么要链接。a. 我们知道一个程序在执行时都是从main函数开始执行的，一个程序可以由许多源程序构成且只有一个源程序中含有main函数，经过前边这三边，生成相应的目标文件，这些普通的目标程序只有跟含有main函数的目标程序经过链接才能生成一个可执行文件。b. 由于现在库的使用（头文件（变量和函数的声明即接口，所以在安装库时要注意库的安装位置，以便于应用程序对头文件的引用）＋函数实现（函数的定义的目标代码）），在预编译阶段已经处理了头文件相关的操作，头文件中有函数的声明，但是没有相关函数的实现目标代码，如果不连接，在执行时就不能找到函数的具体实现信息，无法实现函数的功能。所在必须在执行前，实行函数的声明与实现的一一对应。头文件的处理是在第一阶段预处理中完成的，而库的链接是在第四个阶段中完成的。
单独的命令形式：
gcc sample.c / sample.i / sample.S / sample.o -o sample
如果要指定链接过程中的库的位置则如下(如果库是安装在系统默认的位置(/usr/lib)则不用特别指出，系统在链接时会自动去那个地方找库文件的目标代码部分。另外库文件在生成时按系统默认规定都以lib开头，所以在写–lname时，实是省略了前边的lib，相当于–llibname)：
gcc sample.c / sample.i / sample.S / sample.o -L dirname –lname -o sample
(2) 警告提示与代码优化功能：
首先区别报错与警告的区别，系统在报错时是停止编译的，而在警告时是不停止编译的。虽然警告能继续编译过程，但是正确对待警告信息，能帮助我们提高代码的质量。一般以W开头的选项都与警告有关。即在命令上加上-Wall选项，就打开了所有的警告功能。另一个常用编译器选项是优化选项 -O# (即 -O2估，是字母O，optimize)。这是告诉编译器你需要什么级别的优化。编译器具有一整套技巧可以使你的代码运行得更快一点。 对于一般的小程序，你可能注意不到差别，但对于大型程序来说，它可以大幅度提高运行速度。你会经常碰到它，所以你应该知道它的意思。一般用-o2。
(3) 调试功能：这一部分没有进行怎么实现，偶就不敢乱造次了，留给以后吧。但是介绍2个调试器。
GDB：GNU Debugger.
KDbg：KDE’s Debugger
4. 常用的命令选项
GCC作为Linux下C/C++重要的编译环境,功能强大,编译选项繁多。为了方便大家日后编译方便,在此将常用的选项及说明列数如下：
-c ： 通知GCC取消链接步骤,即编译源码并在最后生成目标文件;
-Dmacro： 定义指定的宏,使它能够通过源码中的#ifdef进行检验;
-E : 不经过编译预处理程序的输出而输送至标准输出;
-g3: 获得有关调试程序的详细信息,它不能与-o选项联合使用;
-I directory: 将directory所指出的目录加入到程序头文件目录列表中,是预编译过程中使用的参数; 在程序设计中，如果我们需要的这种包含文件分别分布在不同的目录中，就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。
-L directory: 将directory所指出的目录加入到程序函数档案库文件的目录列表中，是在连接过程中使用的参数。在预设状态下，连接程序ld在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的库文件， 但是这个选项告诉连接程序，首先到-L指定的目录中去寻找，然后到系统预设路径中寻找，如果函数库存放在多个目录下，就需要依次使用这个选项，给出相应的存放目录。
-llibrary: 提示链接程序在创建最终可执行文件时包含指定的库;
-shared： 将文件编译成动态库。
-O、-O2、-O3: 将优化状态打开,该选项不能与-g选项联合使用;
-S: 要求编译程序生成来自源代码的汇编程序输出;
-Wall: 启动所有警报;
-Werror: 在发生警报时取消编译操作,即把报警当作是错误;
-w : 禁止所有的报警。
（－I dir和－L dir，就是通知系统，其所指的目录优于系统默认的目录）
