Linux编译器-gcc/g++使用

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💬<4>前言：上期我们学习了vim写代码，今天了解gcc执行代码，和动静态库。

一.gcc介绍

gcc是一个C语言编译器，和我们平时用的VS2022不是一个概念，VS2022不仅可以编辑代码还可以编译执行代码。他是整合了很多功能的集成开发环境，简称IDE。gcc只负责编译C语言代码。

gcc 使用：

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

二.gcc翻译过程

（1）预处理(进行宏替换)

指令：

gcc -E test.c -o test.i

说明：

• 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等
• -E选项：让代码进行预处理，预处理之后就停下来。
• -o选项：后面紧跟着的是生成的目标文件名称，上面的命令也可以写成:gcc -o test.i -E test.c

** 举例：**

  1 #include<stdio.h>

  2 #define M 100
  3 #define MAX 10000

  4 int main()
  5 {
  6   printf("hello gcc%d\n",M);
  7   printf("hello gcc%d\n",M);
  8   printf("hello gcc%d\n",M);
  9   printf("hello gcc%d\n",MAX);
 10   printf("hello gcc%d\n",MAX);
 11   printf("hello gcc%d\n",MAX);                                                                                                                                                          
 12 
 13   return 0;
 14 }
 15 

我们发现，原本只有是几行的代码现在有了大还几百行。这就是因为在预处理阶段进行了头文件的展开，并且定义的宏也被替换了。

(2) 编译（生成汇编）

指令：

gcc -S test.i -o test.s

说明：

• 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。
• “-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。

** 举例：**

查看test.s文件：

（3）汇编（生成机器可识别代码）

指令：

gcc -c test.s -o test.o

说明：

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
• 选项“-c”：代码翻译到汇编结束就停下来，就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了

** 二进制文件test.o：**

这既是二进制文件，我们当然是什么都看不懂了，这就是给计算机识别的文件。

那既然是二进制文件，可不可以执行呢？

告诉我们权限不够。

我们给他给予上执行权限：

告诉我们，test.o是无法执行的二进制文件，也就是说汇编生成的二进制文件是无法执行的。

（4）连接（生成可执行文件或库文件）

指令：

gcc test.o -o test

** 说明：**

• 命令没有选项。
• 直接生成可执行的文件。

执行：

（5）总结gcc

我们在使用gcc 不必 预处理，编译，汇编 ，链接，一步一步的执行，我们可以直接使用

gcc C语言源文件 -o 目标文件

gcc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

三.动静态链接库

（1)函数库

我们在上卖面写的代码里面使用了printf函数，但是我们并没有定义printf函数，而且stdio.h头文件里面也只有printf函数的声明而已。那是哪里实现的printf函数呢？

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。

也就是说没有库， gcc 就无法对代码进行翻译。

其实我们从人生中写的第一个代码输出"hello word",就一直在使用库，也就是语言库。

例如上面的写的C语言代码，翻译形成的可执行文件 test ，它也依赖了库。

我们可以使用命令 ：ldd，来查看文件依赖那些库。

ldd 【文件】

我们甚至可以看一下命令依赖哪些库：

** 这里不能发现 ls 命令也是依赖库的， 甚至依赖着C语言库，因为我们的命令有相当一部分就是C语言写的，其实命令也就是程序。**

（2） 动态库与静态库

函数库一般分为静态库和动态库两种：

1. 静态库：格式为 lib***.a 。
2. 动态库：格式为 lib***.so 。

libc.so.6就是一个动态库，lib是前缀，so是后缀，c就是库名字，6是版本号，libc.so.就是C语言的库。

• 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”
• 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 ，gcc test.o -o test ,test就是生成的可执行文件。
• 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。

** （3）动态链接与静态链接**

库的连接方式分为：动态链接和静态链接。

Linux下gcc默认是动态链接：

我们通过，file命令来查看可执行文件的连接方式。

file 【文件名】

我们将 file test 的内容输出重定向到 file.txt 中

那为什么linux下gcc 不去使用静态链接呢？我们先了解一下动态链接和静态链接。

• 静态链接：连接的时候静态链接找到静态库，把库文件的代码全部加入到可执行文件中。
• 优点：静态链接成功，程序将不依赖任何库，自己就可以独立运行。
• 缺点:因为自身的拷贝的原因，比较房费空间。

• 动态链接：链接时动态链接找到动态库，拷贝动态库中代码的地址到可执行程序中的相关位置。
• 优点：因为可以做到被大家共享方法，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。
• 缺点：我们的程序还是依赖动态库，一旦动态库失效，程序就无法运行。

而Linux下使用动态库的原因就是,一般对应的动态库并不会出问题，还可以减小空间的消耗，综合考虑动态库更优。

（4）静态链接的使用

我们使用gcc 就可以实现默认动态链接，如果我们就是想使用静态链接呢？静态链接需要特定的方式来实现，而且linux默认只安装了动态库，要想实现静态链接还得先安装静态库。

安装静态库：

sudo yum install -y glibc-static

安装以后使用命令：

gcc test.c -o test_static -static

我们将file test.static 内容输出重定向到 file.txt 中。

** test_static 就是静态链接生成的可执行文件，并且我们发现，静态链接生成的可执行程序的大小，远大于动态链接生成的可执行程序的大小。**