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1.gcc和arm-linux-gcc有何不同?
从本质来讲他们都是编译器,而gcc是linux系统下面用来将代码编译成一个可执行程序的手段。编译出来的是适用于linux系统的可执行二进制文件。可执行程序其实就是一堆的0101二进制机器码。这些机器码代表什么含义只有机器本身能理解。所以你用gcc编译出来的可执行程序只有在linux系统下面可以运行。
举个例子
假设你在Linux系统编译生成了可执行文件,我们本意是要系统打开摄像头,但是如果你在window系统上运行可能就是打开相册。同样的可能这个可执行文件在ARM下面可能是关机。不同系统的机器码含义是不一样的。所以你在linux系统下面写的代码要怎样才能在ARM系统上面跑呢。这就需要用到交叉编译。arm-linux-gcc是什么意思?就是告诉你的编译器,我编写的环境是linux,但是我希望生成的可执行程序是在arm上面跑的。这就是交叉编译。编写环境和执行环境分离的一种手段。
2.gcc和arm-linux-gcc常用选项
- gcc的使用方法:
语法:gcc [选项] 文件名
选项与参数
-v | 查看gcc编译器的版本,显示gcc执行时的详细过程 |
-o <file> | Place the output into <file> 指定输出文件名为file,这个名称不能跟源文件名同名 |
-E | Preprocess only; do not compile, assemble or link 只预处理,不会编译、汇编、链接 |
-S | Compile only; do not assemble or link 只编译,不会汇编、链接 |
-c | Compile and assemble, but do not link 编译和汇编,不会链接 |
例子1:
1.创建一个hello.c文件,使用gcc编译
2.使用命令:gcc hello.c直接编译,生成一个a.out的文件
3.查看文件类型,可以发现是一个可执行文件,直接执行文件a.out,打印输出hello world!
4.但是这里我们一般使用-O选项指定文件输出的,规定输出的文件名是hello
使用命令 : gcc -o hello hello.c
3.gcc编译过程分析
一个 C/C++文件要经过预处理(preprocessing)、编译(compilation)、汇编(assembly)和连接(linking)等 4 步才能变成可执行文件,如表 所示。在日常交流中通常使用“编译”统称这 4 个步骤,如果不是特指这 4 个步骤中的某一个,本书也依惯例使用“编译”这个统称。
(1)预处理
C/C++源文件中,以“#”开头的命令被称为预处理命令,如包含命令“#include”、宏定义命令“#define”、条件编译命令“#if”、“#ifdef”等。预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码,最后将这些东西输出到一个“.i”文件中等待进一步处理。预处理将用到 arm-linux-cpp 工具。
(2)编译
编译就是把 C/C++代码(比如上述的“.i”文件)“翻译”成汇编代码,所用到的工具为cc1(它的名字就是 cc1,不是 arm-linux-cc1)。
(3)汇编
汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码,在 Linux 系统上一般表现为 ELF 目标文件(OBJ 文件),用到的工具为 arm-linux-as。“反汇编”是指将机器代码转换为汇编代码,这在调试程序时常常用到。
(4)连接
连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来,最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件,用到的工具为 arm-linux-ld。
例子:
1.编写一个hello.c文件
2.对这个文件进行预处理
使用命令:gcc -E -o hello.i hello.c
传回window查看hello.i文件
可以看到这个文件有800多行,源程序在最后部分
具体包含了什么东西呢?
①数据类型的定义
在Linux系统中查看这个文件的28行,回到Ubuntu的Linux系统
使用命令:vim /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h +28
3.对hello.i文件进行编译
使用命令:gcc -S -o hello.s hello.i
传回window系统查看
4.对编译后的文件hello.s进行汇编(第二步输出的汇编代码hello.s翻译成符合一定格式的机器代码)
使用命令:gcc -c -o hello.o hello.s
注意:
1):.o:目标文件(Object file,OBJ 文件)
2):.a:归档库文件(Archive file)
5.对hello.o文件进行连接(连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来,最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件)
使用命令:gcc -o hello hello.o
小结:
1).在编译过程中,除非使用了 -E, -S, -c选项,或者编译出错,不然最后步骤都是链接。
例子2:
简化上边的编译过程:
分别使用命令:
gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.o
解释:gcc对.c文件默认的进行预处理操作,-c选项时编译汇编的操作,汇编操作得到.o文件,通过gcc -o hello hello.o命令对hello.o文件进行链接,得到可执行文件。
例子3:
使用gcc的 -v参数查看系统编译的详细过程
连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来,最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件
分别使用命令:
gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -v -o hello hello.o
过程如上图所示。
内容如下:
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4'
--with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++
--prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib
--without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/
--enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new
--enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib
--disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre
--enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64
--with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch
--disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib
--with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)
COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:
/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so
-plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccQEwOva.res
-plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s
--sysroot=/ --build-id --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro -o hello
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib
-L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../.. hello.o -lgcc
--as-needed -lgcc_s --no-as-needed-lc -lgcc --as-needed -lgcc_s
--no-as-needed /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o
其中:
1)加入系统标准启动文件(OBJ文件)
2)链接库文件(libc)
在hello.c中使用了printf函数,是在libc中实现的
注意: -L 是指明链接的路径,-l指明链接的库文件。而-lc:链接libc库文件(里边有实现printf等函数)
知识点:
①gcc使用 -nostartfiles 参数
表示不连接系统标准启动文件,而标准库文件仍然正常使用
②gcc使用 -nostdlib 参数
表示不连接系统标准启动文件和标准库文件,只是把指定的文件传递给连接器,这个选项常用与编译内核、bootloader等程序,因为他们不需要启动文件和标准库文件。
验证一下:使用-nostdlib 参数,表示不连接系统标准启动文件和标准库文件,看一下会有什么结果,编译是否成功?
分别使用命令:
gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -v -nostdlib -o hello hello.o
编译的结果如下,提示错误:
4.静态连接和动态连接
解析:
1)动态链接:使用动态链接库进行链接库进行链接,生成的程序在执行的时候需要加载所需要的动态库才能运行,动态连接生成的程序体积体积较小,但是必须依赖所需的动态库,否则无法运行。
2)静态链接:使用静态库进行链接,生成的程序包含运行所需要的全部库,可以直接运行,不过静态链接生成的程序体积大。
例子:
分别使用动态库链接和静态库链接
查看链接后的文件大小,发现静态链接的文件比动态链接文件大很多
查看静态链接和静态链接是否需要动态库?
使用 ldd 命令查看: