Linux系统应用（5）—

本文主要是介绍Linux系统应用（5）——编译器gcc，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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前言

1、预处理

2、编译

3、汇编

4、链接

5、gcc选项

6、函数库

6.1 静态库

6.2 动态库

结语

前言

重点

在软件开发的过程中，从源代码到可执行程序的转变是一个复杂且有序的过程，通常包括预处理（Preprocessing）、编译（Compilation）、汇编（Assembly）和链接（Linking）几个阶段

注意

这部分内容并没有难度，只需要理解和会使用即可

1、预处理

补充：gcc格式

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

预处理是编译过程的第一步，它处理源代码文件中的预处理指令（以#开头的指令）。预处理器的任务主要包括：

宏定义（Macro Definition）：处理#define指令，将宏名称替换为其定义的内容。
条件编译（Conditional Compilation）：通过#ifdef、#ifndef、#endif等指令，根据条件包含或排除代码段。
文件包含（File Inclusion）：通过#include指令将其他文件的内容插入到当前文件中。
行控制和错误消息生成：使用#line指令控制编译器的错误和警告信息的行号，使用#error和#warning生成错误和警告消息。

预处理后的结果是一个纯净的源代码文件，但其中已经包含了所有宏替换和文件包含的结果。

gcc –E code.c –o code.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,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

2、编译

编译是将预处理后的源代码文件转换成汇编代码的过程。编译器的主要任务包括：

词法分析（Lexical Analysis）：将源代码分解成一系列的标记（tokens）。
语法分析（Syntax Analysis）：根据语言的语法规则分析标记，构建语法树（Syntax Tree）。
语义分析（Semantic Analysis）：检查语法树中表达式的意义，进行类型检查等。
中间代码生成（Intermediate Code Generation）：将语法树转换成一种中间表示（Intermediate Representation, IR），便于后续处理。
代码优化（Code Optimization）：对中间代码进行优化，以提高代码执行效率。
目标代码生成（Target Code Generation）：将优化后的中间代码转换成目标机器的汇编代码。

gcc –S code.i –o code.s
//选项“-S”,该选项的作用是让 gcc 在编译结束后停止汇编过程。
//选项“-o”是指目标文件,“.s”文件为已经过预处理和编译的C程序

3、汇编

汇编是将汇编代码转换成机器代码的过程。汇编器（Assembler）读取汇编代码，并将其转换为特定机器的机器语言指令。机器代码是计算机可以直接执行的代码。

gcc –C code.s –o code.o
//选项“-C”,该选项的作用是让 gcc 在汇编结束后停止链接过程。
//选项“-o”是指目标文件,“.o”文件为已经过预处理、编译和汇编的C程序

4、链接

链接是将多个编译后的机器代码文件（以及库文件）合并成一个可执行文件或库文件的过程。链接器的任务主要包括：

地址和空间分配：为程序中的变量和函数分配内存地址。
符号解析（Symbol Resolution）：解析程序中的符号引用，即确定程序中调用的函数或引用的变量在内存中的位置。
重定位（Relocation）：修改代码和数据中的地址，以反映它们在内存中的最终位置。
生成可执行文件或库文件：将多个对象文件合并，并可能包括一些运行时库，最终生成可执行文件或库文件。

这四个阶段共同构成了从源代码到可执行程序的完整开发流程。在现代开发环境中，这些步骤通常由构建系统（如Make、CMake、Maven等）自动化完成。

gcc code.o –o code
//选项“-o”是指目标文件,code为最后的可执行程序

5、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。

6、函数库

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,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?

最后的答案是: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。

6.1 静态库

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”

注意：

如果在编译过程中敲静态编译的指令报错后，检查是否是因为未安装静态库

静态库安装方法：
sudo yum -y install glibc-static
//静态库安装方法gcc -o code_static code.c -static
//静态库编译链接

6.2 动态库

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。

动态库一般后缀名为“.so”。

gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。
gcc code.o –o code gcc
默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。