Linux操作系統(tǒng)中GCC的應(yīng)用介紹(上)

在為Linux開發(fā)應(yīng)用程序時，絕大多數(shù)情況下使用的都是C語言，因此幾乎每一位Linux程序員面臨的首要問題都是如何靈活運用C編譯器。目前Linux 下最常用的C語言編譯器是GCC（GNU Compiler Collection），它是GNU項目中符合ANSI C標準的編譯系統(tǒng)，能夠編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程序。GCC不僅功能非常強大，結(jié)構(gòu)也異常靈活。最值得稱道的一點就是它可以通過不同的前端模塊來支持各種語言，如Java、 Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等。

開放、自由和靈活是Linux的魅力所在，而這一點在GCC上的體現(xiàn)就是程序員通過它能夠更好地控制整個編譯過程。在使用GCC編譯程序時，編譯過程可以被細分為四個階段：

◆ 預(yù)處理（Pre-Processing）

◆ 編譯（Compiling）

◆ 匯編（Assembling）

◆ 鏈接（Linking）

Linux程序員可以根據(jù)自己的需要讓 GCC在編譯的任何階段結(jié)束，以便檢查或使用編譯器在該階段的輸出信息，或者對最后生成的二進制文件進行控制，以便通過加入不同數(shù)量和種類的調(diào)試代碼來為今后的調(diào)試做好準備。和其它常用的編譯器一樣，GCC也提供了靈活而強大的代碼優(yōu)化功能，利用它可以生成執(zhí)行效率更高的代碼。

GCC提供了30多條警告信息和三個警告級別，使用它們有助于增強程序的穩(wěn)定性和可移植性。此外，GCC還對標準的C和C++語言進行了大量的擴展，提高程序的執(zhí)行效率，有助于編譯器進行代碼優(yōu)化，能夠減輕編程的工作量。

GCC起步

在學(xué)習(xí)使用GCC之前，下面的這個例子能夠幫助用戶迅速理解GCC的工作原理，并將其立即運用到實際的項目開發(fā)中去。首先用熟悉的編輯器輸入清單1所示的代碼：

清單1：hello.c

#include 
int main(void)
{
printf ("Hello world, Linux programming!\n");
return 0;
}

然后執(zhí)行下面的命令編譯和運行這段程序：

# gcc hello.c -o hello
# ./hello
Hello world, Linux programming!

從程序員的角度看，只需簡單地執(zhí)行一條GCC命令就可以了，但從編譯器的角度來看，卻需要完成一系列非常繁雜的工作。首先，GCC需要調(diào)用預(yù)處理程序 cpp，由它負責展開在源文件中定義的宏，并向其中插入“#include”語句所包含的內(nèi)容；接著，GCC會調(diào)用ccl和as將處理后的源代碼編譯成目標代碼；最后，GCC會調(diào)用鏈接程序ld，把生成的目標代碼鏈接成一個可執(zhí)行程序。

為了更好地理解GCC的工作過程，可以把上述編譯過程分成幾個步驟單獨進行，并觀察每步的運行結(jié)果。第一步是進行預(yù)編譯，使用-E參數(shù)可以讓GCC在預(yù)處理結(jié)束后停止編譯過程：

# gcc -E hello.c -o hello.i

此時若查看hello.cpp文件中的內(nèi)容，會發(fā)現(xiàn)stdio.h的內(nèi)容確實都插到文件里去了，而其它應(yīng)當被預(yù)處理的宏定義也都做了相應(yīng)的處理。下一步是將hello.i編譯為目標代碼，這可以通過使用-c參數(shù)來完成：

# gcc -c hello.i -o hello.o

GCC默認將.i文件看成是預(yù)處理后的C語言源代碼，因此上述命令將自動跳過預(yù)處理步驟而開始執(zhí)行編譯過程，也可以使用-x參數(shù)讓GCC從指定的步驟開始編譯。最后一步是將生成的目標文件鏈接成可執(zhí)行文件：

# gcc hello.o -o hello

在為Linux開發(fā)應(yīng)用程序時，絕大多數(shù)情況下使用的都是C語言，因此幾乎每一位Linux程序員面臨的首要問題都是如何靈活運用C編譯器。目前Linux 下最常用的C語言編譯器是GCC（GNU Compiler Collection），它是GNU項目中符合ANSI C標準的編譯系統(tǒng)，能夠編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程序。GCC不僅功能非常強大，結(jié)構(gòu)也異常靈活。最值得稱道的一點就是它可以通過不同的前端模塊來支持各種語言，如Java、 Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等。

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開放、自由和靈活是Linux的魅力所在，而這一點在GCC上的體現(xiàn)就是程序員通過它能夠更好地控制整個編譯過程。在使用GCC編譯程序時，編譯過程可以被細分為四個階段：

◆ 預(yù)處理（Pre-Processing）

◆ 編譯（Compiling）

◆ 匯編（Assembling）

◆ 鏈接（Linking）

Linux程序員可以根據(jù)自己的需要讓 GCC在編譯的任何階段結(jié)束，以便檢查或使用編譯器在該階段的輸出信息，或者對最后生成的二進制文件進行控制，以便通過加入不同數(shù)量和種類的調(diào)試代碼來為今后的調(diào)試做好準備。和其它常用的編譯器一樣，GCC也提供了靈活而強大的代碼優(yōu)化功能，利用它可以生成執(zhí)行效率更高的代碼。

GCC提供了30多條警告信息和三個警告級別，使用它們有助于增強程序的穩(wěn)定性和可移植性。此外，GCC還對標準的C和C++語言進行了大量的擴展，提高程序的執(zhí)行效率，有助于編譯器進行代碼優(yōu)化，能夠減輕編程的工作量。

GCC起步

在學(xué)習(xí)使用GCC之前，下面的這個例子能夠幫助用戶迅速理解GCC的工作原理，并將其立即運用到實際的項目開發(fā)中去。首先用熟悉的編輯器輸入清單1所示的代碼：

清單1：hello.c

#include 
int main(void)
{
printf ("Hello world, Linux programming!\n");
return 0;
}

然后執(zhí)行下面的命令編譯和運行這段程序：

# gcc hello.c -o hello
# ./hello
Hello world, Linux programming!

從程序員的角度看，只需簡單地執(zhí)行一條GCC命令就可以了，但從編譯器的角度來看，卻需要完成一系列非常繁雜的工作。首先，GCC需要調(diào)用預(yù)處理程序 cpp，由它負責展開在源文件中定義的宏，并向其中插入“#include”語句所包含的內(nèi)容；接著，GCC會調(diào)用ccl和as將處理后的源代碼編譯成目標代碼；最后，GCC會調(diào)用鏈接程序ld，把生成的目標代碼鏈接成一個可執(zhí)行程序。

為了更好地理解GCC的工作過程，可以把上述編譯過程分成幾個步驟單獨進行，并觀察每步的運行結(jié)果。第一步是進行預(yù)編譯，使用-E參數(shù)可以讓GCC在預(yù)處理結(jié)束后停止編譯過程：

# gcc -E hello.c -o hello.i

此時若查看hello.cpp文件中的內(nèi)容，會發(fā)現(xiàn)stdio.h的內(nèi)容確實都插到文件里去了，而其它應(yīng)當被預(yù)處理的宏定義也都做了相應(yīng)的處理。下一步是將hello.i編譯為目標代碼，這可以通過使用-c參數(shù)來完成：

# gcc -c hello.i -o hello.o

GCC默認將.i文件看成是預(yù)處理后的C語言源代碼，因此上述命令將自動跳過預(yù)處理步驟而開始執(zhí)行編譯過程，也可以使用-x參數(shù)讓GCC從指定的步驟開始編譯。最后一步是將生成的目標文件鏈接成可執(zhí)行文件：

# gcc hello.o -o hello

# gcc foo1.c foo2.c -o foo

# gcc -c foo1.c -o foo1.o
# gcc -c foo2.c -o foo2.o
# gcc foo1.o foo2.o -o foo

#include 
void main(void)
{
long long int var = 1;
printf("It is not standard C code!\n");
}

# gcc -pedantic illcode.c -o illcode
illcode.c: In function `main':
illcode.c:9: ISO C89 does not support `long long'
illcode.c:8: return type of `main' is not `int'

# gcc -Wall illcode.c -o illcode
illcode.c:8: warning: return type of `main' is not `int'
illcode.c: In function `main':
illcode.c:9: warning: unused variable `var'

# gcc -Wall -Werror illcode.c -o illcode
cc1: warnings being treated as errors
illcode.c:8: warning: return type of `main' is not `int'
illcode.c: In function `main':
illcode.c:9: warning: unused variable `var'

# gcc foo.c -I /home/xiaowp/include -o foo

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib -lfoo -o foo

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib -static -lfoo -o foo