学习linux编程3

g++是GNU编译工具集（GCC）中的一个组件，用来编译C++语言写的源文件。
从C++源文件到可执行文件的编译过程，有如下几个步骤，g++提供了很多编译选项，可以让我们控制整个编译过程：
预编译（g++选项 -E）结果直接输出到控制台
编译 （g++选项 -S）结果保存为.s文件，汇编文件
汇编 （g++选项 -c）结果保存为.o文件，目标文件（object file）
链接 （g++选项 没有） 链接后结果就是可执行文件了
使用这些选项，我们就可以让编译在某一步结束之后停下来，输出那一步的结果。
编译既可以指整个从源文件到可执行文件的过程，也可以只是上面的第二步，大家注意通过上下文分辨。
预编译
这一步会把包含的头文件展开，定义的宏全部替换，比如下面这个例子:
#define ONE 1  
#define TWO 2  
int add_one_two(){  
  return ONE + TWO;  
}  
保存为add.cpp，使用命令g++ -E add.cpp编译，输出结果如下：
# 1 "add.cpp"  
# 1 "<built-in>"  
# 1 "<command-line>"  
# 1 "add.cpp"  
int add_one_two(){  
  return 1 + 2;  
}  
或许你会问，怎么没有#include，没有main函数啊？
没有#include是因为这个例子很简单，没有用到其他文件里面的声明或定义。没有main函数的原因是，那玩意是链接那一步才需要的，就好比我们做个炒鸡蛋是需要一个锅的，但是在打鸡蛋这一步只要个碗就好了。打鸡蛋相当于预编译，不需要锅；而炒鸡蛋就相当于链接，是需要一个锅的，输出就是可执行文件——炒好的鸡蛋了。
前面那些东西是#include <iostream>干的好事，预编译会把iosteam里面#include的文件和它自身的内容全部展开，这也算是个查看源文件的方法吧，而且看的仔细的话你会发现cout是一个模板类的实例（instance）。
编译
这一步是把预编译好的文件翻译成汇编语言，生成一个.s文件。是的，预编译后的文件还是人看的，汇编语言就已经是半兽人了；而整个编译过程确实是个翻译的过程——从高级语言到机器语言的翻译过程。发明一门新语言是个相反的过程，不过可以从汇编开始。
下面是个简单的求两个整数的和的函数：

int add(int a, int b){
  return a + b;
}

使用命令g++ -S add.cpp，生成add.s，add.s内容如下：

1. .file   "add.cpp"  
2.     .text  
3.     .globl  _Z3addii  
4.     .type   _Z3addii, @function  
5. _Z3addii:  
6. .LFB0:  
7.     .cfi_startproc  
8.     pushq   %rbp  
9.     .cfi_def_cfa_offset 16  
10.     .cfi_offset 6, -16  
11.     movq    %rsp, %rbp  
12.     .cfi_def_cfa_register 6  
13.     movl    %edi, -4(%rbp)  
14.     movl    %esi, -8(%rbp)  
15.     movl    -8(%rbp), %eax  
16.     movl    -4(%rbp), %edx  
17.     addl    %edx, %eax  
18.     popq    %rbp  
19.     .cfi_def_cfa 7, 8  
20.     ret  
21.     .cfi_endproc  
22. .LFE0:  
23.     .size   _Z3addii, .-_Z3addii  
24.     .ident  "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.6.1-9ubuntu3) 4.6.1"  
25.     .section    .note.GNU-stack,"",@progbits  

刚开始接触汇编确实会有些头大，不过看多了就好了。如果你想成为编程高手，那么汇编语言是必须要能看懂的，例子点击进入（例子一，例子二），不一定要能写，但一定要能看懂。

学汇编的好处还有：更好的理解C++中的指针和引用，理解函数调用，参数传递，理解栈、栈帧，等等，更多内容也是以后深入吧。迫不及待想了解汇编的朋友可以看看这篇博客，真的不难哦（猛击进入）。这个系列博客也不错，不过主题不是汇编（猛击进入）。

汇编
这一步也是翻译，把上一步的汇编语言的.s文件翻译成机器语言的.o文件，这个文件是个二进制文件，已经不是人看的了。想看的话当然有办法，可以使用类似objdump之类的工具反汇编查看。
生成的.o文件叫做目标文件，英语是object file，每个源文件（注意不是头文件哦）在编译过程中都会生成一个对应的目标文件，这样对于一个文件的反汇编调试会变得简单一点，因为目标文件经过最后一步（链接）后，通常会变得很大，就比较难调试了。
更深入点的内容可以参考我之前的一篇博客：）点我进入
链接
这一步是把上一步中生成的所有目标文件整合在一起，链接需要的库文件，好比现在要做蛋炒饭，汇编一步分别炒好了鸡蛋、蒸好了米饭，链接这一步就是把两个材料混在一起炒匀了，然后再加点调料（其他库文件）。具体内容也可以参考我那篇博客。
总结
当然g++提供的编译选项远远不止上面那几个，g++的帮助文件（man）的概要部分是这样的：
 gcc [-c|-S|-E] [-std=standard]
           [-g] [-pg] [-Olevel]
           [-Wwarn...] [-pedantic]
           [-Idir...] [-Ldir...]
           [-Dmacro[=defn]...] [-Umacro]
           [-foption...] [-mmachine-option...]
           [-o outfile] [@file] infile...
Only the most useful options are listed here; see below for the
       remainder.  g++ accepts mostly the same options as gcc.
这篇博客介绍的内容只是第一个中括号里面的选项而已，后面的中括号里面还有各种其他选项，比较常用的有调试选项，警告选项，代码优化选项，-o选项。所以说g++是在是很强大，上手容易，要用好需要多练习。
放在中括号里的选项表示这些选项是可选的，只有后面infile是必须的，如果没有选项，比如我上一篇博客里面那样：g++ hello.cpp，g++会按照默认的选项编译出可执行文件，默认选项是什么我也不知道.
后面那句英语翻译过来（红色部分）是：只有比较有用的选项列了出来，剩下的在后面（我只贴了帮助文件的一小部分，后面还有很多没贴，大家用这个命令自己看吧：man g++，pageup,pagedown翻页）。g++接受和gcc基本类似的选项。（gcc是GNU的C语言的编译器）
我们在编译的整个过程中，会因为各种各样的问题，g++会给我们报各种错误。主要集中在编译和链接两步。
写程序时候的语法错误和声明问题会在编译这一步给出。定义问题会在链接这一步给出。声明和定义是两个问题，比较需要注意。