Gcc编译链接及常用选项总结
前言
GNU CC（简称Gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object- C等语言编写的程序。Gcc不仅功能强大，而且可以编译如C、C++、Object C、Java等多种语言，而且Gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件。本章中的示例均采用Gcc版本为4.8.2。
Gcc编译链接流程
Gcc编译链接流程分为四个步骤:
- 预处理(Pre-Processsing)
- 编译(Compiling)
- 汇编(Assembling)
- 链接(Linking)
Gcc指令的一般格式为：
gcc [option1] compile-files [option2] object-files
其中目标文件可缺省，Gcc默认生成的可执行文件命名为:编译文件名.out
下面以简单的hello world程序为例说明Gcc编译的四个过程：
1 |
|
预处理过程
option1 为-E,生成的目标文件为.i(c)或.ii(c++)后缀的经过预处理的编译输入文件,Gcc指令为：
tly@ubuntu ~> gcc -E test.c -o test.i
生成的预编译文件内容为：
1 | # 1 "test.c" |
Gcc预处理过程把
<stdio.h>的内容插入到hello.i文件中了
编译
option1 为-S,生成的目标文件为.s或.S后缀的经过编译但是没有汇编过的汇编文件,Gcc编译过程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Gcc指令为：
tly@ubuntu ~> gcc -S test.i -o test.s
生成的编译之后的汇编文件内容为：
1 | .file "test.c" |
Gcc编译过程已经将其转化为汇编语言了
汇编
option1 为-c，生成的目标文件为以.o为后缀的二进制目标代码文件，Gcc指令为：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.s -o test.o
生成的汇编之后的目标文件内容为：
1 | ^?ELF^A^A^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^C^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^X^A^@^@^@^@^@^@4^@^@^@^@^@(^@^M^@ |
Gcc汇编成的.o目标文件是乱码，不过可以通过nm命令查看其符号表：
tly@ubuntu ~> nm test.o
00000000 T main
U printf
链接
在成功编译之后，就进入了链接阶段，这个hello world小程序的链接过程主要是查找包含的stdio.h头文件的printf()函数的实现（因为stdio.h头文件只包含函数声明)，这个函数实现是在libc.so.6的库文件中。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。
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(linux)或.lib(windows)。
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。动态库一般为.so(linux)或.dll(windows)，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
当然，也可以一次性使用-c选项，直接生成目标文件test.o,Gcc指令为:
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o
完成了链接之后，Gcc就可以生成可执行文件test,Gcc指令为:
tly@ubuntu ~> gcc test.o -o test
运行该可执行文件test：
tly@ubuntu ~> ./test
hello world⏎
Gcc编译选项分析
Gcc有超过100个的可用选项，一般主要包括以下五种类型选项：
- 总体选项
- 告警和出错选项
- 优化选项
- 体系结构相关选项
总体选项
| 选项名 | 选项意义 |
|---|---|
| -E | 只是编译不汇编，生成汇编代码.s |
| -S | 只进行预编译生成.i，不做其他处理 |
| -c | 只是编译不链接，生成目标文件.o |
| -g | 在可执行程序中包含标准调试信息 |
| -o file | 把输出文件输出到file里 |
| -v | 打印出编译器内部编译各过程的命令行信息和编译器的版本 |
| -I dir | 在头文件的搜索路径列表中添加dir目录 |
| -L dir | 在库文件的搜索路径列表中添加dir目录 |
| -static | 链接静态库 |
| -llibrary | 链接名为library的库文件库 |
对于
-I dir选项可在头文件的搜索路径列表中添加dir目录。由于Linux中头文件都默认放到了/usr/include/目录下，因此，当用户希望添加放置在其他位置的头文件时，就可以通过-I dir选项来指定(-L dir类似)，这样，Gcc就会到相应的位置查找对应的目录<>表示在标准路径中搜索头文件，“ ”表示在本目录中搜索，如果把自定义的头文件#include<my.h>改为#include “my.h”，就不需要加上“-I”选项了-I dir和-L dir都只是指定了路径，而没有指定文件，因此不能在路径中包含文件名
对于
-llibrary选项，省去了前缀lib,它实际上是指示Gcc去连接库文件liblibrary.so。由于在Linux下的库文件命名时有一个规定：必须以lib三个字母开头。因此在用-l选项指定链接的库文件名时可以省去lib三个字母。也就是说Gcc在对-llibrary进行处理时，会自动去链接名为liblibrary.so的文件
告警和出错选项
| 选项名 | 选项意义 |
|---|---|
| -ansi | 支持符合ANSI标准的C程序 |
| -pedantic | 允许发出ANSI C标准所列的全部警告信息 |
| -pedantic-error | 允许发出ANSI C标准所列的全部错误信息 |
| -w | 关闭所有告警 |
| -Wall | 允许发出Gcc提供的所有有用的报警信息 |
修改上述的helloworld测试程序为：
1 |
|
1.默认无告警和出错选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
return 0;
^
只识别了main的错误返回类型int
2.增加-ansi选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -ansi
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
return 0;
^
只识别了main的错误返回类型int
3.增加-pedantic选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -pedantic
test.c:2:6: warning: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
void main(int argc, char* argv[])
^
test.c: In function ‘main’:
test.c:4:8: warning: ISO C90 does not support ‘long long’ [-Wlong-long]
long long tmp;
^
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
return 0;
^
识别了main的错误返回类型int 和 long long 非 ISO C90 支持类型
4.增加-pedantic-errors选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -pedantic-errors
test.c:2:6: error: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
void main(int argc, char* argv[])
^
test.c: In function ‘main’:
test.c:4:8: error: ISO C90 does not support ‘long long’ [-Wlong-long]
long long tmp;
^
test.c:6:3: error: ‘return’ with a value, in function returning void
return 0;
^
识别了main的错误返回类型int 和 long long 非 ISO C90 支持类型
5.增加-w选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -w
屏蔽了告警和出错信息
6.增加-Wall选项情况：
tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -Wall
test.c:2:6: warning: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
void main(int argc, char* argv[])
^
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
return 0;
^
test.c:4:13: warning: unused variable ‘tmp’ [-Wunused-variable]
long long tmp;
^
识别了main的错误返回类型int 和临时变量tmp未使用的告警信息
优化选项
| 选项名 | 选项意义 |
|---|---|
| -On | n是一个代表优化级别的整数,典型的范围是从0变化到2或3 |
不同的优化级别对应不同的优化处理工作。
-O 提供基础级别的优化
-O2 提供更加高级的代码优化,会占用更长的编译时间
-O3 提供最高级的代码优化
进行调试的时候，最好关闭编译优化，否则程序自动优化，执行的步骤可能有变化
体系结构相关选项
| 选项名 | 选项意义 |
|---|---|
| -mcpu=type | 对不同的CPU使用相应的CPU指令。可选择的有i386、i486、pentium等 |
| -mieee-fp | 使用IEEE标准进行浮点数的比较 |
| -mno-ieee-fp | 不使用IEEE标准进行浮点数的比较 |
| -msoft-float | 输出包含浮点库调用的目标代码 |
| -mshort | 把int类型作为16位处理，相当于short int |
| -mrtd | 将函数参数个数固定的函数用ret NUM返回，节省调用函数的一条指令 |