GCC学习笔记

学习GCC编译器的推荐图书是：An Introduction to GCC（有中文版和英文版 可下载）和Using GCC (gcc的官方手册)

• gcc默认是用GNU C的标准编译程序的，如果要指定用ANSI标准时：gcc -ansi 指定用c99或者其他版本的标准：gcc -std=c99
• C的标准：ANSI Ｃ标准或者叫做ISO C或ANSI/ISO C 有--C89(1989年)，C90（1990年），C99（1999年） 最近好像颁布了C11（2011年）
• gcc 的预编译器cpp中预先定义了很多宏可用命令：cpp -dM /dev/null查看，有时代码预编译时可以用事先定义好的宏开关来控制是否编译(条件编译)：

#if TEST

    printf("TEST is defined!");

#endif

--编译时如果是：gcc -DTEST (默认值为1)则以上代码被编译，否则将不会编译上面的代码。也可以赋值：gcc -DTEST=value

• gcc -c -Wall -save-temps hello.c会产生hello.c外还会把编译过程的临时文件保存下来（如hello.i,hello.s）
• gcc -g -Wall hello.c会加入调试信息在可执行文件中（a.out），便于调试--gdb a.out。如果程序出错OS会产生一个core dump文件“core.pid”(如core.2027)，但是为了避免程序错误而产生大量core dump文件占满硬盘空间OS（如Linux）默认不让产生，可用"ulimit -c"命令查看（结果是0）但可以用"ulimit -c unlimited"解除（具体可man ulimit）。用gdb分析调试：gdb a.out core.2027 来分析。（学习gdb的用法！）
• 编译优化：加快执行速度，减小代码尺寸。源码优化（source-level Optimization）+机器码的优化  

    "time ./a.out" --计算a.out运行时间
源码优化： 1.子表达式消除（common subexpression elimination--CES）

                    例：m=cos(a) + sin(b/2) + (1 + cos(a) +sin(b/2))//多次调用相同表达式

                        ==>t=cos(a); n=sin(b/2); m=t+n+(1+t-n);

                    2.函数内连（function inlining--FL）多次调用一些小函数增加了程序的调用时间(用inline关键字)

                    例：double sq(double x)

     {

 return(x*x);                       

                       }

        sum=0;

           for(i=0;i<10000;i++)

                    {

                        sum +=sq(i+0.5);

                    }//函数的不断调用增加开销，而函数执行的时间却很少

        ==>   inline double sq(double x)

                            {

                                return(x*x);

                            }

                            sum=0;

                        for(i=0;i<10000;i++)

                        {

            sum +=sq(i+0.5);

                        }

                    空间换时间--增加代码的尺寸来加快程序的执行速度

• Debug：建议在debug时关闭优化选项 gcc -Wall -g -O0 test.c 打开优化时可能还会发现一些未打开优化时的warning

        例：void sign(int x)

            {

                int n;

       if(x>0) n=1;

               else if(x<0) n=-1;

            }//未考虑到x=0的情况，不优化时不会发现错误，但打开优化时会发现错误

• 编译器的工作原理（How the compiler works)

1.预处理preprocessing(to expand macros)--CPP

2.编译Compilation(from source code to assembly--汇编 language)--GCC

3.汇编Assembly(from assembly language to machine code)--AS

4.链接（to creat the final executable）--LD

• 辅助命令：file--可查看.o文件或者可执行文件的属性

ELF~Executable and Linking Format可执行文件

LSB~小端存储 X86(AMD Intel)

MSB~大端存储 motorola 68K

not stripped~未去除符号表（调试信息）可用strip命令去除"strip a.out"，用nm查看符号表"nm a.out" ，查看a.out需要的运行时库："ldd a.out"

• 编译器相关工具（compiler-related tools）

1. gprof  可以分析程序的性能便于对相关函数进行优化：gcc -Wall -pg cov.c  ; ./a.out(此时会产生gmon.out文件)；gprof a.out(读取gmon.out+a.out来分析性能)
2. gcov 覆盖度分析："gcc -Wall -fprofile-arcs -ftest-coverage cov.c"(会产生cov.gcno);“./a.out”(会此时cov.gcda) ; "gcov cov.c"(gcov的是源程序！此时产生cov.c.gcov文件)cov.c.gcov中行前有"#####"表示语句从未执行过