[Linux入门]---Linux编译器gcc/g++使用

1.背景知识

通过前面的学习，我们知道我们的代码变成能运行的可执行程序，要经历以下四个过程：

1.预处理（进行宏替换）
2.编译（生成汇编）
3.汇编（生成机器可识别的代码）
4.链接（生成可执行文件或库文件）

那在Linux操作系统上gcc编译器编译运行代码的过程又是怎么样的呢？接下来让我们一起学习吧！

2.gcc如何完成编译运行工作

$ 格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

创建mycode.c文件，写入如下代码：

#include<stdio.h>      
#define M 100      
      
int main()      
{
    
          
#ifdef DEBUG      
    printf("hello debug\n");      
#else      
    printf("hello release\n");      
#endif      
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
   // pintf("这是被注释掉的内容\n");    
                                                                                                                                                                     
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                                                                                                            
    printf("hello gcc:%d\n",M);                         
    printf("hello gcc:%d\n",M);    
    printf("hello gcc:%d\n",M);    
    printf("hello gcc:%d\n",M);    
    return 0;    
} 

指令：

$ gcc -o mycode.exe mycode.c
//-o 可以指定生成可执行文件名称，如果不指定，默认生成a.out可执行文件

代码编译运行的结果为：

预处理（进行宏替换）

预处理指令：

$ gcc -E 源文件 -o 指定预处理文件名

• 预处理阶段是源文件文件转成目标文件
• 选项-E,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
• 选项“-o”是指目标文件，如果不带选项“-o”会预处理的结果放在显示屏上，“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。
• 预处理阶段的主要工作有：a.去注释，b.头文件展开；c.宏替换（不做类型检查）；d.条件编译；

输入指令：

$ gcc -E mycode.c -o mycode.i
$ gcc -E mycode.c -o mycode.i -D DEBUG//使用-D选项在外部可定义宏

输入该指令告诉gcc从现在开始程序的翻译，做完预处理工作就停下来，不要继续往下执行了。

输入指令vim mycode.i查看预处理后的文件
头文件展开：

编译（生成汇编）

输入编译指令：

$ gcc -S mycode.i -o mycode.s

• 编译阶段是把预处理阶段生成的“.i”文件转成".s"目标文件
• 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。

代码运行的结果为：

汇编（生成机器可识别代码）

汇编指令：

$ gcc -c mycode.s -o mycode.o

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成".o"目标文件
• 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
  输入指令的结果为：
  
  

mycode.o为可重定位二进制文件，简称目标文件，Windows上目标文件为.obj文件，虽然已经是二进制文件，但是还不可以独立执行，需要经过链接才能执行！

链接（生成可执行文件）

$ gcc mycode.o -o mycode.exe

• 在成功编译之后，就进入了链接阶段，将可重定位二进制文件和库进行链接形成.exe可执行文件
  

3.函数库

函数库概念：
我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现，且在预编译中包含的“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“printf”函数的呢?

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！

动态库

windows系统中，动态库以.dll为后缀的文件，Linux系统，动态库为以.so为后缀的文件。库的命名规则：“libnameso.XXX"，name为库的真正名字，其他为前后缀。
输入指令查找C的标准库：

ls /lib64/libc*
//查找含/lib64/libc的库文件
ls /lib64/libc.so*
//查找动态库文件

输入指令后代码运行的结果：

静态库

windows系统中，静态库以.lib为后缀的文件，Linux系统，静态库为以.a为后缀的文件。我们的机器上默认只会安装动态库，静态库需要我们手动输入指令安装。
安装C语言静态库指令如下：

//root用户
# yum install -y glibc-static//安装c的静态库
# yun install -y libstdc++-static//安装c++的静态库
//普通用户
$ sudo yum install -y glibc -static
$ yun install -y libstdc++-static

安装完成的结果如下：

查找C语言静态库指令：

$ ls /lib64/libc.a*

输入指令后代码运行的结果：

动静态库的区别

小故事： 网瘾少年需要上网，你有两种方法，一种是跑到网吧上网，而你怎么知道哪里有网吧呢？原来你的好基友曾经告诉你某某路口向东转500米有一家网吧，于是每到放假的时候，你就可以跑到网吧去上网，但天有不测风云，这家网吧的老板没有营业执照被查封了，自此你的上网之路就断了；只好使用另一种方法，你每天上省吃俭用，终于三个月后攒够了钱，去一家二手电脑销售店购买了一台电脑，从此你便过上了自由自在的网民生活，不久后你去的这家二手电脑销售店由于非法经营被查封了，但这已经影响不到你了。

动态链接：.o文件（网瘾少年）和动态库（网吧）链接，很高效但如果动态库没了，各个程序文件将无法运行，限制性很大；静态链接：.o文件（网瘾少年）会拷贝（购买）静态库（电脑）到文件中，会占用很大内存、很多时间（费时费钱），但库文件（电脑销售店没了）不存在了，各个程序文件不受影响仍可以正常运行！
生成可执行文件的指令：

$ gcc mycode.c -o mycode.exe//进行动态链接
$ gcc mycode.c -o mycode_static.exe -static//进行静态链接

输入指令后代码运行的结果：

ldd 可执行文件//查找链接的动态库

file 可执行文件名//显示符号链接的文件类型

①在Linux中，编译形成可执行程序，由编译器提供动态库，默认采用动态链接；如果想要以静态链接的方式，生成可执行文件，需要添加-static选项；②静态链接生成的可执行文件比动态链接生成的可执行文件大很多。

动静态库区别总结：
①如果没有静态库，不可以使用-static选项进行静态链接；
②如果没有动态库，只有静态库，gcc编译器将会去寻找静态库进行链接；
③gcc默认优先动态链接，-static选项改变的是链接的优先级，使用后所有的链接都为静态链接；
④我们平时写的代码生成可执行文件时，不一定全部是动态链接或静态链接，而极有可能是动态链接和静态链接混合生成可执行文件；
⑤动态链接优点：动态库是共享库，可以有效地节省资源（磁盘空间、内存空间，网络空间等）；缺点：动态库一旦缺失，使用动态链接的可执行程序将无法运行！
⑥静态链接的优点：不依赖库，程序可以独立运行；缺点：生成的可执行文件体积大，比较消耗资源（磁盘空间、内存空间，网络空间等）。

4.gcc选项

-E 进行预处理工作，不生成文件，你需要把它重定向输出到一个.i文件里面
-S 编译到汇编语言到.s文件中，不进行汇编和链接
-c 进行汇编工作，编译到.o可重定位二进制目标文件（目标文件）
-o 将目标文件和库文件进行链接输出到指定的可执行文件
-static 此选项对生成的文件采用静态链接 -g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
-shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库
-O0
-O1
-O2
-O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化，-O1为缺省值，-O3优化级别最高
-w 不生成任何警告信息。
-Wall 生成所有警告信息。