『Linux从入门到精通』第 ⑦ 期 - Linux编译器——gcc/g++（预处理、编译、汇编、链接）

💐专栏导读

🌸作者简介：花想云，在读本科生一枚，致力于 C/C++、Linux 学习。

🌸本文收录于* ****Linux从入门到精通 ***系列，本专栏主要内容为Linux的系统性学习，专为小白打造的文章专栏。

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💐文章导读

本章主要内容有认识与学习Linux环境下常用的编译器——gcc（编译C代码）/g++（编译C++代码）的常用指令等、程序实现的两大环境、动态库与静态库的理解等。

🌷程序实现的两大环境

任何一个C程序的实现都要经过翻译环境与执行环境。

在翻译环境中又分为4个部分，预编译、编译、汇编与链接。在各个阶段主要完成的任务有：

1.预编译（预处理）：头文件的包含、注释的删除、#define符号的替换；

2.编译：将C语言代码转化为汇编代码；

3.汇编：把汇编指令转化为二进制指令；

4.链接：合并符号表和段表，生成可执行程序。

更多详细关于程序实现的两大环境的知识请参考：程序实现的两大环境 。

🌷gcc如何完成

通过gcc指令的不同选项可查看各阶段所形成的文件；

格式：gcc [选项] [目标文件名] -o [生成文件名]。

首先在Test.c文件中写好C代码：

//Test.c
#include<stdio.h>

#define N 100

//这是一段注释.....

int main()
{
    int n = 0;
    printf("Hello World\n");
    printf("%d\n", n + N);
    return 0;
}

🌺预处理

查看 Test.c 预处理后的结果，-E选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程；-o 的作用是将预处理后的内容保存到 test.i 文件中。

gcc -E Test.c -o test.i

如图所示，预处理阶段进行了头文件包含、注释的删除、#define的替换。

🌺编译

接下来将刚刚生成的 test.i 进行编译，并在编译之后停下来，将结果写入 test.s 中。gcc所用选项为 -S。

gcc -S test.i -o test.s

我们虽然可能没学习过汇编语言，但依旧隐约认识到这些就是汇编代码；可见编译阶段就是将C代码翻译为汇编指令。

🌺汇编

gcc所用选项为 -c；-o 将结果写入到 test.o 中。

gcc -c test.s -o test.o

正如我们所见，汇编完成之后都这这样的乱码。其实汇编之后，生成的文件为二进制文件，是用来给计算机看的，咱们已经看不懂了。

🌺链接

编译完成之后就进入了链接阶段，链接完成之后就会生成可执程序 Test了。

gcc test.o -o Test

但是关于链接，我们需要知道它在链接什么。

我们是否好奇过为什么我们明明没有定义过函数 printf 、return .....等等的函数，但却可以使用它的功能？

其实，系统把这些函数的实现都被做到名为 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。

🌷动态库与静态库

函数库一般分为动、静态库两种。二者的区别可以理解为私有与公共的区别。就好比我们需要读一本《C和指针》，有两种方法可以选。一种是自己买一本，只有自己可以用，用起来还挺方便，缺点就是得花钱；第二种是去图书馆借书，图书馆的资源被所有人共享。

gcc 进行函数库的链接时可选择静态链接或者动态链接。

静态链接就类似于自己买书看，只给自己看同时还费钱（浪费内存），静态链接时会将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。

动态链接类似于去图书馆借书。函数库就放在某个固定的地方，哪个程序想去使用就去自己去加载它。

Linux下gcc默认使用动态链接。

🌺对比二者生成的文件大小

//采用静态链接
gcc -static Test.c -o Test_static
//默认采用动态链接
gcc  Test.c -o Test

若在静态链接时出错，可能是因为你的 Linux 没有安装C语言的静态库，须手动安装。

//安装C语言静态库
yum install -y glibc-static

两种连接方式生成的文件大小几乎相差百倍。

🌷gcc常用选项

以下是gcc编译器常用选项汇总

-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。

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