GNU编译器

GNU编译器（GNU Compiler）是由自由软件基金会（Free Software Foundation，FSF）开发和维护的一套编译器集合。这些编译器主要用于编译各种编程语言的源代码，将其转换为可执行文件或库。GNU编译器集合的其中一个最知名的成员是GCC（GNU Compiler Collection）。

GCC支持多种编程语言，包括C、C++、Fortran、Ada、Objective-C等。它在许多操作系统上都可用，包括各种类UNIX系统、Linux、Windows等。GCC的设计目标之一是提供高度的可移植性，使得开发者可以在不同的平台上使用相同的源代码进行编译。

除了GCC之外，GNU编译器集合还包括其他工具，例如GDB（GNU Debugger），用于调试程序；GFORTRAN，用于Fortran语言的编译器；以及GNAT，用于Ada语言的编译器等。

GNU编译器是自由软件，遵循自由软件基金会的通用公共许可证（GPL）等自由软件许可协议。这意味着用户可以自由地查看、修改和分发这些编译器的源代码。

大多数编译系统提供编译器驱动程序(compiler driver)，它代表用户在需要时调用语言预处理器、编译器、汇编器和链接器。

示例

sum.h

#ifndef __SUM__H_
#define __SUM__H_

int sum(int *a,int n);

#endif

sum.c

#include "sum.h"
int sum(int *a,int n){
    int i,s=0;
    for ( i = 0; i < n; i++)
    {
        s += a[i];
    }
    return s;
}

main.c

#include "sum.h"
int array[2] = {1,2};
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int val = sum(array,2);
    
    return 0;
}

编译

在 shell 中输人下列命令来调用GCC 驱动程序:

linux> gcc -Og -o prog main.c sum.c

这个命令使用GCC编译器，它的目标是将两个C语言源代码文件（main.c和sum.c）编译成一个可执行文件，该文件的名称将被命名为“prog”。
解释每个部分：

• gcc: GNU Compiler Collection的命令，用于调用GCC编译器。

• -Og: 这是一个编译选项，表示启用优化。具体而言，这是“优化为调试”（Optimize for Debugging）的意思。它启用一些优化，但保留了对调试的支持，因此在开发时可以更轻松地进行调试。

• -o prog: 这是一个指定输出文件名的选项。在这里，“prog”是输出可执行文件的名称。

• main.c sum.c: 这是要编译的源代码文件的名称，用空格分隔。在这个例子中，它们是“main.c”和“sum.c”。

这个命令将执行编译操作，生成一个名为“prog”的可执行文件，其中包含来“main.c”和“sum.c”的源代码。如果编译成功，你可以通过运行./prog来执行生成的可执行文件。

下图概括了驱动程序在将示例程序从ASCII码源文件翻译成可执行目标文件时的行为。

如果想看看这些步骤，用-v 选项来运行 GCC。驱动程序首先运行 C预处理器(cpp)，它将 C的源程序 main.c翻译成一个ASCII码的中间文件 main.i：

cpp [other arguments] main.c /tmp/main.i

接下来，驱动程序运行 C编译器(ccl)，它将 main.i 翻译成一个ASCII 汇编语言文件 main.s:

cc1 /tmp/main.i -0g [other arguments] -o /tmp/main.s

然后，驱动程序运行汇编器(as)，它将 main.s 翻译成一个可重定位目标文件(relo-catable object file)main.o:

as [otherarguments] -o /tmp/main.o /tmp/main.s

驱动程序经过相同的过程生成 sum.o。
最后，它运行链接器程序 ld，将 main.o和sum.o以及一些必要的系统目标文件组合起来，创建一个可执行目标文件(executable object file)prog:

ld -o prog [system object files and args] /tmp/main.o /tmp/sum.o

要运行可执行文件 prog，我们在 Linux shell 的命令行上输入它的名字

linux> ./prog

shell 调用操作系统中一个叫做加载器(loader)的函数，它将可执行文件 prog 中的代码和数据复制到内存，然后将控制转移到这个程序的开头。