gcc编译器介绍

gcc  相关知识

-------编程基础之gcc工具----------------------

gcc环境下的编译器，连接器，加载器，at&t汇编，ia32相关知识总结

 1.gcc安装的各个部分：
 gcc       c编译器，它在链接时使用c库
 cc1       实际的c编译器
 cc1plus   实际的c++编译器
 collect2  使用collect2产生特定的全局初始化代码，后台处理是传递参数给ld完成实际的链接工作。
 crt0.o    初始化和结束代码
 libgcc    平台相关的库

2.binutils安装的各个部分：
 as       gnu汇编工具
 gprof    性能分析工具
 ld       gnu链接器，链接器可以读写各种目标文件中的信息，通过BFD（binary file descriptor）提供的工具实现，BFD定义了类似a.out, elf, coff等目标文件的格式
 make
 objcopy  目标文件从二进制格式翻译或复制到另一种
 objdump  显示目标文件的各种信息
 strings  显示文件的字符串
 strip    去除符合表
 readelf  分析elf并显示信息

3.gcc预处理程序
1)define指令：
#可将传递的宏字符串化
##将两个名字连接成一个（注意不是连接成字符串）
例：#define  TEST(ARGTERM)      printf(“the term “ #ARGTERM “is a string\n”)

使用__VA_ARGS__定义可变参数宏
例：#define err(...)    fprintf(stderr, __VA_ARGS__)
    err( "%s %d\n", "error code is", 48);

为了消除无参数时的逗号，可以用下面方法定义：
       #define err(...)        fprintf(stderr, ##__VA_ARGS__)
       一种等同的方法是：
       #define dprintf(fmt, arg...)    printf(fmt, ##arg)
其他例：#define  PASTE(a, b)          a##b

 

2)error 和 warning指令

 #error “y here? bad boy!”

3)if, elif, else, endif指令

       支持的运算符：加减乘除，位移，&&，||，!等

       示例：#if defined (CONFIG_A) || defined (CONFIG_B)

                            ……

             #endif

4)gcc预定义宏
 __BASE_FILE__  完整的源文件名路径
 __cplusplus   测试c++程序
 __DATE__ 日期
 __FILE__    源文件名
 __func__   替代__FUNCTION__，__FUNCTION__以被GNU不推荐使用
 __TIME__ 日期
 __LINE__ 行数
 __VERSION__    gcc版本

综合例子：
#include
#include
#include
#define  mydebug
#ifdef   mydebug
   #define debug_printf(argv,argv2...)  printf("%s=%d\n",argv,argv2)//定参个数的宏
#else
   #define debug_printf(argv...)  
#endif
#define  err(...)                                fprintf(stderr, __VA_ARGS__)//可变参数宏
#define  err1(...)                               fprintf(stderr, ##__VA_ARGS__)
#define  TEST(ARGTERM...)                        printf("test=" #ARGTERM "\n")
#define  PASTE(a, b)                             a##b
#define  min(X,  Y) \
 (__extension__ ({typeof (X) __x = (X), __y = (Y);   \
 (__x < __y) ? __x : __y; }))

#define   max(X,  Y) \
 (__extension__ ({typeof (X) __x = (X), __y = (Y);  \
 (__x > __y) ? __x : __y; }))

int main(int argc, char *argv[])
{
 int i=10,j=20;
 char *PASTE(str,1) ="string";
 debug_printf(__FILE__,__LINE__);
 
 err ("i=%d\n", i);
 err("hello\n");
 err1("i=%d\n", i);
 err1("hello\n");
 
 TEST(123);
 TEST("123",456,789);

 printf("%d\n",max(i,j));
 printf("%d\n",min(i,j));
 
 printf("%s\n",PASTE(str,1));
}

输出结果：
[root@localhost 01rtspmaintest]# gcc -o test test.c -lm
[root@localhost 01rtspmaintest]# ./test
test.c=27
i=10
hello
i=10
hello
test=123
test="123",456,789
20
10
string
[root@localhost 01rtspmaintest]#

4.
gcc编译的一些知识
gcc  -E  hello.c  -o  hello.i             只预处理
gcc  -S  hello.c  -o  hello.s             只编译
gcc  -c  -fpic  first.c  second.c编译成共享库：-fpic选项告诉连接器使用got表定位跳转指令，
使加载器可以加载该动态库到任何地址（具体过程可在本文后面找到）
5.
gcc使用__asm__, __typeof__, __inline__替代asm, typeof, inline。-std和-ansi会使后者失去功能。

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IA32平台汇编知识
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6.平台IA32的一些知识
指令前缀（0～4字节）------操作码（1～3字节）------ 可选修饰符（0～4字节）------可选数据元素（0～4字节）
ia32比较重要的技术：指令预取，解码管线，分支预测，乱序执行引擎
通用寄存器（8个32位）：eax, ebx, ecx, edx, esi, edi, esp, ebp

端寄存器（6个16位）：cs, ds, ss, es, fs, gs

指令指针（1个32位）：eip

浮点寄存器（8个80位）：形成一个fpu堆栈

控制寄存器（5个32位）：cr0, cr1, cr2, cr3, cr4

              较重要的是cr0：控制操作模式和处理器状态

                               cr3：内存分页表描述寄存器

调试寄存器（8个32位）：

标识寄存器（1个32位）：状态，控制，系统（共使用17位）：陷阱，中断，进位，溢出等

说明：mmx使用fpu堆栈作为寄存器，sse, sse2, sse3没有寄存器，只提供相关的指令功

7.gas汇编工具：as（at&t风格）语法说明

使用$标识立即数
 
再寄存器前面加上%
 
源操作数在前，目标操作数在后
 
使用$获取变量地址
 
长跳转使用：ljmp $section, $offset
 

一个简单的汇编语言程序框架：

.section .data

              ……

.section .bss

              ……

.section .text

.globl _start

_start:

       ……

gas程序范例（函数调用）：

文件1：area.s定义函数area

# area.s - The areacircumference function

.section .text

.type area, @function

.globl area

area:

   pushl %ebp

   movl %esp, %ebp

   subl $4, %esp

   fldpi

   filds 8(%ebp)

   fmul %st(0), %st(0)

   fmulp %st(0), %st(1)

   fstps -4(%ebp)

   movl -4(%ebp), %eax

   movl %ebp, %esp

   popl %ebp

   ret

文件2：functest4.s调用者

# functest4.s - An example of using external functions

.section .data

precision:

   .byte 0x7f, 0x00

.section .bss

   .lcomm result, 4

.section .text

.globl _start

_start:

   nop

   finit

   fldcw precision

   pushl $10

   call area

   addl $4, %esp

   movl %eax, result

   pushl $2

   call area

   addl $4, %esp

   movl %eax, result

   pushl $120

   call area

   addl $4, %esp

   movl %eax, result

   movl $1, %eax

   movl $0, %ebx

   int $0x80

8.读连接器和加载器

9.连接器脚本ld—script

ld把一定量的目标文件跟档案文件连接起来,并重定位它们的数据,连接符号引用.一般在编译一个程序时,最后一步就是运行ld。

实例1：

SECTIONS
{
      . = 0x10000;
      .text : { *(.text) }
      . = 0x8000000;
      .data : { *(.data) }
      .bss : { *(.bss) }
}

              注释：“.”是定位计数器，设置当前节的地址。

实例2：

floating_point = 0;
    SECTIONS
    {

. = ALIGN(4);
      .text :
        {
          *(.text)
           _etext = .;

PROVIDE(etext = .);
    }

. = ALIGN(4);
      _bdata = (. + 3) & ~ 3;
      .data : { *(.data) }
    }

注释：定义一个符合_etext，地址为.text结束的地方，注意源程序中不能在此定义该符合，否则链接器会提示重定义，而是应该象下面这样使用：

extern char _etext;

但是可以在源程序中使用etext符合，连接器不导出它到目标文件。

实例3：

  SECTIONS {
      outputa 0x10000 :
        {
        all.o
        foo.o (.input1)
        }
      outputb :
        {
        foo.o (.input2)
        foo1.o (.input1)
        }
      outputc :
        {
        *(.input1)
        *(.input2)
        }
  }

这个例子是一个完整的连接脚本。它告诉连接器去读取文件all.o中的所有节，并把它们放到输出节outputa的开始位置处， 该输出节是从位置0x10000处开始的。从文件foo.o中来的所有节.input1在同一个输出节中紧密排列。 从文件foo.o中来的所有节.input2全部放入到输出节outputb中，后面跟上从foo1.o中来的节.input1。来自所有文件的所有余下 的.input1和.input2节被写入到输出节outputc中。

示例4：连接器填充法则：

   SECTIONS { .text : { *(.text) } LONG(1) .data : { *(.data) } }              错误

    SECTIONS { .text : { *(.text) ; LONG(1) } .data : { *(.data) } }           正确

示例5：VMA和LMA不同的情况

    SECTIONS
      {
      .text 0x1000 : { *(.text) _etext = . ; }
      .mdata 0x2000 :
        AT ( ADDR (.text) + SIZEOF (.text) )
        { _data = . ; *(.data); _edata = . ;  }
      .bss 0x3000 :
        { _bstart = . ;  *(.bss) *(COMMON) ; _bend = . ;}
    }

程序：

    extern char _etext, _data, _edata, _bstart, _bend;
    char *src = &_etext;
    char *dst = &_data;

    /* ROM has data at end of text; copy it. */
    while (dst < &_edata) {
      *dst++ = *src++;
    }

    /* Zero bss */
    for (dst = &_bstart; dst< &_bend; dst++)
      *dst = 0;