摘自《嵌入式linux应用程序开发详解》第三章
GNU CC(简称为 Gcc)是 GNU 项目中符合 ANSI C 标准的编译系统,能够编译用 C、C++和 Object C 等语言编写的程序。Gcc 不
仅功能强大,而且可以编译如 C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3 和 Ada 等多种语言,而且 Gcc 又是一个交
叉平台编译器,它能够在当前 CPU 平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件, 因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。
Gcc 所支持后缀名解释
.c C 原始程序 .s/.S 汇编语言原始程序 .C/.cc/.cxx C++原始程序 .h 预处理文件(头文件) .m Objective-C 原始程序 .o 目标文件 .i 已经过预处理的 C 原始程序 .a/.so 编译后的库文件 .ii 已经过预处理的 C++原始程序
Gcc 的编译流程分为了 4 个步骤,分别为:
• 预处理(Pre-Processing);
• 编译(Compiling);
• 汇编(Assembling);
• 链接(Linking)。
下面就具体来查看一下 Gcc 是如何完成 4 个步骤的。
首先,有以下 hello.c 源代码:
#include
int main()
{
printf(”Hello! This is our embedded world!\n”);
return 0;
}
(1)预处理阶段
在该阶段,编译器将上述代码中的 stdio.h 编译进来,并且用户可以使用 Gcc 的选项“-E”进行查看,该选项的作用是让 Gcc 在预处理结束后停止编译过程。
注意,Gcc 指令的一般格式为:Gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
其中,目标文件可缺省,Gcc 默认生成可执行的文件,命为:编译文件.out
[root@localhost Gcc]# Gcc –E hello.c –o hello.i
在此处,选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的 C 原始程序。以下列出了 hello.i 文件的部分内容:
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;
}
由此可见,Gcc 确实进行了预处理,它把“stdio.h”的内容插入到 hello.i 文件中。
(2)编译阶段
接下来进行的是编译阶段,在这个阶段中,Gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查
无误后,Gcc 把代码翻译成汇编语言。用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
[root@localhost Gcc]# Gcc –S hello.i –o hello.s
以下列出了 hello.s 的内容,可见 Gcc 已经将其转化为汇编了,感兴趣的读者可以分析一下这一行简单的 C 语言小程序是如何用汇编代码实现的。
.file "hello.c"
.section .rodata
.align 4
.LC0:
.string "Hello! This is our embedded world!"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $8, %esp
andl $-16, %esp
movl $0, %eax
addl $15, %eax
addl $15, %eax
shrl $4, %eax
sall $4, %eax
subl %eax, %esp
subl $12, %esp
pushl $.LC0
call puts
addl $16, %esp
movl $0, %eax
leave
ret
.size main, .-main
.ident "GCC: (GNU) 4.0.0 20050519 (Red Hat 4.0.0-8)"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
(3)汇编阶段
汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件,读者在此可使用选项“- c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了。如下所示:
[root@localhost Gcc]# Gcc –c hello.s –o hello.o
(4)链接阶段
在成功编译之后,就进入了链接阶段。在这里涉及到一个重要的概念:函数库。读者可以重新查看这个小程序,在这个程序中并没有
定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含进的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实现
“printf”函数的呢?最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,Gcc 会到系统默
认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用。
函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,
但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a” 。动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文
件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就
是动态库。Gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,Gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。
[root@localhost Gcc]# Gcc hello.o –o hello
运行该可执行文件,出现正确的结果如下。
[root@localhost Gcc]# ./hello
Hello! This is our embedded world!
Gcc 编译选项分析
Gcc 有超过 100 个的可用选项,主要包括总体选项、告警和出错选项、优化选项和体系结构相关选项。以下对每一类中最常用的选项进行%B