【Linux系统编程】第十二弹---编辑器gcc/g++使用

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1、什么是gcc/g++

gcc是GCC中的GUN C编译器

g++是GCC中的GUN C++编译器

对于 .c和.cpp文件，gcc分别当做c和cpp文件编译（c和cpp的语法强度是不一样的）。
对于 .c和.cpp文件，g++则统一当做cpp文件编译。
使用g++编译文件时，g++会自动链接标准库STL，而gcc不会自动链接STL。
gcc在编译C文件时，可使用的预定义宏是比较少的。

2、gcc/g++编辑器的安装

注意：没有安装过gcc/g++的都需要先进行安装才可以使用。

在使用gcc/g++编辑器之前我们需要先安装好此编辑器，才能进行后面的操作。步骤如下：

1. 查看系统是否有gcc/g++编辑器

[lin@VMCentos7 ~]$ gcc --version   # 查看gcc版本
-bash: /usr/bin/gcc: No such file or directory   # 表示没有安装gcc

[lin@VMCentos7 ~]$ g++ --version   # 查看g++版本
-bash: /usr/bin/g++: No such file or directory   # 表示没有安装g++

** 安装过编辑器的可以直接跳过这个步骤喔~~~**

1. 安装gcc/g++编辑器

[lin@VMCentos7 ~]$ sudo yum install -y gcc  # 输入该命令，安装gcc
#普通用户则需要使用sudo提权，root用户可以直接进行安装
[sudo] password for lin: 
......
Running transaction
  Preparing        :                                                                                                1/1 
  Installing       : gcc-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                      1/1 
  Running scriptlet: gcc-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                      1/1 
  Verifying        : gcc-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                      1/1 

Installed:
  gcc-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                                             

Complete!   # 表示安装成功

出现以下界面则表示安装成功！！！

[lin@VMCentos7 ~]$ sudo yum install -y g++   # 安装g++
......
Running transaction
  Preparing        :                                                                                                1/1 
  Installing       : gcc-c++-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                  1/1 
  Running scriptlet: gcc-c++-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                  1/1 
  Verifying        : gcc-c++-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                  1/1 

Installed:
  gcc-c++-10.2.1-3.8.al8.x86_64                                                                                         

Complete!  # 安装成功

1. gcc/g++语法

格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

3、gcc/g++编译的四个步骤

⒈预处理（进行宏替换)，生成 .i 的文件。

⒉编译，将预处理后的文件转换成汇编语言，生成 .s 文件。

⒊汇编，由汇编变为(目标代码)机器代码，生成.o的文件。

⒋链接，链接目标代码，生成可执行程序。

2.1、预处理

注意：g++编辑器和gcc编辑器的用法基本一致，由于我们C++的博客没有写完，因此此弹主要以gcc编辑器为主。

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。预处理指令是以#号开头的代码行。

1. 宏定义和宏替换：预处理器可以定义宏，并在源代码中使用宏进行替换，这样可以提高代码的可维护性和可读性。
2. 文件包含：预处理器可以通过#include指令将其他文件中的内容包含到当前源文件中，这样可以方便地组织代码和复用代码。
3. 条件编译：预处理器可以根据条件编译指令（如#ifdef、#ifndef、#if、#elif、#else、endif等）控制编译过程中是否包含某些代码段。
4. 去注释：将写的注释去掉。
5. 行控制：预处理器可以通过#line指令改变编译器输出的行号和文件名，这在调试时可以帮助开发者追踪代码。

下面我们来演示预处理这个阶段程序所发生的变化

命令：gcc –E test.c –o test.i //让test.c文件预处理结束后停止编译，并输出test.i文件。

gcc：表示用gcc这款编译器来编译test.c这个C语言程序
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,.i为后缀的文件为已经过预处理的C原始程序。

通过代码看效果：

[jkl@VMCentos7 lesson3]$ vim test.c  # 创建test.c文件并编辑
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ gcc -E test.c -o test.i  # 对test.c文件进行预处理，输出test.i文件
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ ls 
test.c  test.i
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ vim test.i # 查看test.i文件

test.c文件内容如下：

 #include<stdio.h>                                                                                                   
 #define SUM 100
 
 #define MAX 1000
 
 int main()
 {
     printf("hello linux\n");//打印linux
     printf("MAX=%d\n",MAX);//打印最大值
    return 0;
 }

test.c文件与test.i文件对比如下图(test.i文件只截取了下半部分，因为内容太多了)：

2.2、编译

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。

命令： gcc -S test.i -o test.s //将test.i文件汇编成test.s文件

命令如下：

[jkl@VMCentos7 lesson3]$ gcc -S test.i -o test.s # 将test.i文件汇编成test.s文件
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ ls
test.c  test.i  test.s
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ vim test.s # 查看该文件

**test.s代码如下： **

2.3、汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的 “.s” 文件转成目标文件。
读者在此可使用选项 “-c” 就可看到汇编代码已转化为 “.o” 的二进制目标代码(人肉眼看不懂的那种)了。

命令： gcc -c test.s -o test.o //将test.s文件编译成test.o文件

命令如下：

[jkl@VMCentos7 lesson3]$ gcc -c test.s -o test.o  # 将test.s文件编译成test.o文件
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ ls
test.c  test.i  test.o  test.s
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ vim test.o # 查看该文件

test.o代码如下：

2.4、链接

在成功编译之后 , 就进入了链接阶段。

链接的时候需要把⼀堆文件链接在⼀起才生成可执行程序。

命令： gcc test.o -o test.exe //将test.o文件链接成test.exe可执行程序

注意：如果我们不使用-o选项来指定文件生成的名字时，生成的默认文件的名字就是 a.out，这里我们依然和上面保持一致，自己来命名生成的文件的名称。

命令如下：

[jkl@VMCentos7 lesson3]$ gcc test.o -o test.exe  # 将test.o文件链接成test.exe文件
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ ls
test.c  test.exe  test.i  test.o  test.s
[jkl@VMCentos7 lesson3]$ ./test.exe # 执行该可执行程序，以下为输出结果
hello linux  
MAX=1000

4、函数库

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,那么是在哪里实现“printf”函数的呢?
最后的答案是: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。
函数库一般分为静态库和动态库两种。

C和C++的静态库需要我们自行安装。

sudo yum install -y glibc-static # C语言静态库
sudo yum install -y libstdc++-static # C++静态库

语法：

**命令： gcc 源文件 -o 目标文件 -static **

4.1、静态库

静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,因此生成的文件比较大,但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”

4.2、动态库

动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。

gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。

[jkl@VMCentos7 lesson3]$ file test.exe
test.exe: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=693fe604748eab45a6e911660b8e6a2afe6b1a61, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped

4.3、静态库和动态库的优缺点

静态链接成功，我们的程序不需要依赖任何库，自己就可以独立运行。
动态链接成功，我们的程序还是需要依赖动态库，一旦动态库缺失，我们的程序便无法运行。
静态库由于是自生拷贝的问题，所以比较浪费空间。
动态库因为可以做到被大家所共享方法，所以真正的实现永远都是在库中。程序内部只有地址，比较节省空间。
静态库 VS 动态库：Linux默认使用的是动态链接和动态库。

5、gcc常见选项

-E : 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
-S : 编译到汇编语言不进行汇编和链接
-c : 编译到目标代码
-o : 文件输出到 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。

总结

本篇博客就结束啦，谢谢大家的观看，如果公主少年们有好的建议可以留言喔，谢谢大家啦！