Linux编译器---gcc/g++使用详解

前言

gcc/g++介绍

gcc/g++的编译指令（以gcc为例）

编辑 gcc选项

预处理(进行宏替换)

编译（生成汇编）

汇编（生成机器可识别代码）

链接（生成可执行文件或库文件）

函数库

概念

动态库和静态库

⭐前言

编译器的处理过程：

预处理（进行宏替换)
编译（生成汇编)
汇编（生成机器可识别代码）
链接（生成可执行文件或库文件)

更加详细的介绍，可以参照这篇博客：C语言翻译环境：预编译+编译+汇编+链接详解-CSDN博客

⭐gcc/g++介绍

GCC（GNU Compiler Collection）是一个由GNU项目开发的编译器套件，它包括了用于多种编程语言的编译器，如C、C++、Fortran、Ada、Go等。GCC是一个开源的工具集，可在多个平台上运行，支持多种操作系统和架构。它是许多操作系统的默认编译器，也是许多开源项目的首选编译工具。

在GCC中，gcc和g++分别是用于编译C和C++代码的编译器。

gcc:
- 功能：gcc是GCC套件中用于编译C语言代码的编译器。它将C源代码编译成目标代码，并调用GCC的后端来生成可执行文件或库文件。
- 特点：gcc支持多种C语言标准，如ANSI C（C89/C90）、C99和C11。开发人员可以使用gcc来编译符合不同C语言标准的代码，并生成与目标平台兼容的可执行文件。
- 选项：gcc提供了丰富的编译选项和优化选项，开发人员可以通过这些选项来控制编译过程中的各种行为，如优化级别、调试信息、警告设置等。
g++:
- 功能：g++是GCC套件中用于编译C++代码的编译器。它是gcc的C++编译器前端，通过调用GCC的后端来生成目标代码。
- 特点：g++支持多种C++标准，如C++98、C++11、C++14、C++17等。开发人员可以使用g++来编译符合不同C++标准的代码，并生成高效的可执行文件或库文件。
- 选项：与gcc类似，g++也提供了丰富的编译选项和优化选项，可以帮助开发人员优化编译过程并生成高效的目标代码。

除了编译器之外，GCC还包括了一些其他工具，如预处理器、汇编器、链接器等，可以帮助开发人员完成整个编译过程。

⭐gcc/g++的编译指令（以gcc为例）

首先可以查看一下自己的Linux上gcc的版本，确认是否有gcc编译器。

gcc --version

⚡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

⚡预处理(进行宏替换)

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
预处理指令可以让编译器进行完预处理过程后，就停止，生成目标文件。
实例: gcc -E test.c -o test.i
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,-o filename 可以指定生成的可执行文件的名称,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

⚡编译（生成汇编）

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。
实例: gcc -S test.i -o test.s

⚡汇编（生成机器可识别代码）

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
实例: gcc -c test.s -o test.o

⚡链接（生成可执行文件或库文件）

在成功编译之后,就进入了链接阶段。
实例: gcc test.o -o test.exe

上述的四个指令，实际上在使用时都被压缩成了一条指令，直接编译：

gcc test.c -o test

⭐函数库

⚡概念

函数库（Library）是一种预先编写好的、可重用的代码集合，其中包含了一系列函数、类或其他程序组件，用于执行特定的任务或提供特定的功能。函数库通常以文件或模块的形式存在，可以在程序中引用和调用其中的函数来完成相应的操作。

比如我们的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，那我们为什么可以使用这个函数呢？

实际上,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。

⚡动态库和静态库

静态库（Static Library）：
- 静态库在编译时被链接到可执行文件中，编译后的可执行文件包含了静态库中的代码。
- 每个使用了静态库的可执行文件都会包含一份静态库的副本，因此可执行文件体积较大。
- 静态库的代码在编译时被复制到可执行文件中，程序运行时不需要外部库文件。
- 静态库的文件扩展名通常为.lib（Windows）或.a（Unix/Linux）。
动态库（Dynamic Library）：
- 动态库在程序运行时才加载到内存中，可执行文件只包含对动态库的引用。
- 多个程序可以共享一份动态库，减少内存占用和磁盘空间。
- 动态库的代码在程序运行时动态加载，可能会造成一定的性能损失。
- 动态库的文件扩展名通常为.dll（Windows）或.so（Unix/Linux）。