用于linux系统下编程的编译器,掌握gcc的基本用法

嵌入式ARM 发表于 2018-03-13 15:08:27 收藏 已收藏
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用于linux系统下编程的编译器,掌握gcc的基本用法

嵌入式ARM 发表于 2018-03-13 15:08:27

初学时最好从命令行入手,这样可以熟悉从编写程序、编译、调试和执行的整个过程。编写程序可以用vi或其它编辑器编写。

编译则使用gcc命令。要往下学习首先就得熟悉gcc命令的用法。

gcc命令提供了非常多的命令选项,但并不是所有都要熟悉,初学时掌握几个常用的就可以了,到后面再慢慢学习其它选项,免得因选项太多而打击了学习的信心。

一. 常用编译命令选项

假设源程序文件名为test.c。

1. 无选项编译链接

用法:#gcc test.c

作用:将test.c预处理、汇编、编译并链接形成可执行文件。这里未指定输出文件,默认输出为a.out。

2. 选项 -o

用法:#gcc test.c -o test

作用:将test.c预处理、汇编、编译并链接形成可执行文件test。-o选项用来指定输出文件的文件名。

3. 选项 -E

用法:#gcc -E test.c -o test.i

作用:将test.c预处理输出test.i文件。

4. 选项 -S

用法:#gcc -S test.i

作用:将预处理输出文件test.i汇编成test.s文件。

5. 选项 -c

用法:#gcc -c test.s

作用:将汇编输出文件test.s编译输出test.o文件。

6. 无选项链接

用法:#gcc test.o -o test

作用:将编译输出文件test.o链接成最终可执行文件test。

7. 选项-O

用法:#gcc -O1 test.c -o test

作用:使用编译优化级别1编译程序。级别为1~3,级别越大优化效果越好,但编译时间越长。

二. 多源文件的编译方法

如果有多个源文件,基本上有两种编译方法:

[假设有两个源文件为test.c和testfun.c]

1. 多个文件一起编译

用法:#gcc testfun.c test.c -o test

作用:将testfun.c和test.c分别编译后链接成test可执行文件。

2. 分别编译各个源文件,之后对编译后输出的目标文件链接。

用法:

#gcc -c testfun.c //将testfun.c编译成testfun.o

#gcc -c test.c //将test.c编译成test.o

#gcc -o testfun.o test.o -o test //将testfun.o和test.o链接成test

以上两种方法相比较,第一中方法编译时需要所有文件重新编译,而第二种方法可以只重新编译修改的文件,未修改的文件不用重新编译。

gcc编程环境基础5--编译时头文件和库文件路径指定

※预处理(preprocessing),编译(compilation),汇编(assembly)和连接(linking)

※include的header文件,连结数据库,系统定义,总共有下列来源指定gcc去那找.

当初在编译时指定的(在~gcc/gcc/collect2.c:locatelib()

写在specs内的

后来用-D -I -L指定的

gcc环境变量设定(编译的时候)

ld.so的环境变量(这是run time的时候)

1.头文件

gcc 在编译时怎么去寻找所需要的头文件 :

※所以header file的搜寻会从-I开始

※然后找gcc的环境变量 C_INCLUDE_PATH,CPLUS_INCLUDE_PATH,OBJC_INCLUDE_PATH

※再找内定目录

/usr/include

/usr/local/include

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/include

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/../../../../include/g++-3

/usr/lib/gcc-lib/i386-linux/2.95.2/../../../../i386-linux/include

库文件不过如果装gcc的时候,是有给定的prefix的话,那么就是

/usr/include

prefix/include

prefix/xxx-xxx-xxx-gnulibc/include

prefix/lib/gcc-lib/xxxx-xxx-xxx-gnulibc/2.8.1/include

2.库文件

cos()等函式库的选项要多加 -lm

编译的时候:

※gcc会去找-L

※再找gcc的环境变量LIBRARY_PATH

※再找内定目录 /lib /usr/lib /usr/local/lib 这是当初compile gcc时写在程式内的

2.利用Linux系统上已有的研发库

(1).查看库文件提供了哪些调用

能用nm命令自己查看库文件提供了哪些调用

(2).通过头文件查看函数的定义

3.gcc选项

总体选项 (Overall Option) :(-c(生成目标但不连接) -S(汇编) -E(预处理) -o file(生成指定的文件) -pipe -v(显示过程) -x language (设定文件所使用的语言,使后缀名无效`c’, 可用参数`objective-c’, `c-header’, `c++’, `cpp-output’, `assembler’, and `assembler-with-cpp’))

语言选项 (LANGUAGE OPTIONS) :(-ansi 只支持 ANSI 标准的 C 语法.这一选项将禁止 GNU C 的某些特色)

预处理器选项 (Preprocessor Option) :(-Aassertion -C -dD -dM -dN -Dmacro[=defn] -E -H -idirafter dir -include file -imacros file -iprefix file -iwithprefix dir -M -MD -MM -MMD -nostdinc -P -Umacro 相当于C语言中的#undef macro -undef -DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏, -DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定义 MACRO 宏)

汇编器选项 (ASSEMBLER OPTION) :(-Wa,option )

连接器选项 (LINKER OPTION) :(-llibrary -nostartfiles -nostdlib -static -shared -symbolic -Xlinker option -Wl,option -u symbol )

目录选项 (DIRECTORY OPTION) :(-Bprefix -Idir -I- -Ldir)

警告选项 (WARNING OPTION) :(-w 不生成所有警告信息,-Wall 生成所有警告信息)

调试选项 (DEBUGGING OPTION) :(-a -dletters -fpretend-float -g -glevel -gcoff -gxcoff -gxcoff+ -gdwarf -gdwarf+ -gstabs -gstabs+ -ggdb -p -pg -save-temps -print-file-name=library -print-libgcc-file-name -print-prog-name=program )

优化选项 (OPTIMIZATION OPTION) :(-O0不进行优化处理,-O或-O1优化生成代码 -O2进一步优化 -O3比-O2更进一步优化,包括inline函数)

目标机选项 (TARGET OPTION) :(-b machine -V version )

机器相关选项 (MACHINE DEPENDENT OPTION):(-m486 针对 486 进行代码优化)

代码生成选项 (CODE GENERATION OPTION) :(-fpic -fPIC)

1、用于linux系统下编程的编译器

概述

GCC(GNU Compiler Collection,GNU编译器套装),是一套由 GNU 开发的编程语言编译器。它是一套GNU编译器套装

以 GPL 及 LGPL 许可证所发行的自由软件,也是 GNU计划的关键部分,亦是自由的类Unix及苹果电脑 Mac OS X 操作系统的标准编译器。

GCC 原名为 GNU C 语言编译器,因为它原本只能处理 C语言。GCC 很快地扩展,变得可处理 C++。之后也变得可处理 Fortran、Pascal、Objective-C、Java, 以及 Ada与其他语言。

历史

GCC是由理查德·马修·斯托曼在1985年开始的。他首先扩增一个旧有的编译器,使它能编译C,这个编译器一开始是以Pastel语言所写的。Pastel是一个不可移植的Pascal语言特殊版,这个编译器也只能编译Pastel语言。为了让自由软件有一个编译器,后来此编译器由斯托曼和Len Tower在1987年以C语言重写并成为GNU专案的编译器。GCC的建立者由自由软件基金会直接管理。

在1997年,一群不满GCC缓慢且封闭的创作环境者,组织了一个名为EGCS〈Experimental/Enhanced GNU Compiler System〉的专案,此专案汇整了数项实验性的分支进入某个GCC专案的分支中。EGCS比起GCC的建构环境更有活力,且EGCS最终也在1999年四月成为GCC的官方版本。

GCC目前由世界各地不同的数个程序设计师小组维护。它是移植到中央处理器架构以及操作系统最多的编译器。

由于GCC已成为GNU系统的官方编译器(包括GNU/Linux家族),它也成为编译与建立其他操作系统的主要编译器,包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP与BeOS。

GCC通常是跨平台软件的编译器首选。有别于一般局限于特定系统与执行环境的编译器,GCC在所有平台上都使用同一个前端处理程序,产生一样的中介码,因此此中介码在各个其他平台上使用GCC编译,有很大的机会可得到正确无误的输出程序。

结构

GCC的外部接口长得像一个标准的Unix编译器。使用者在命令列下键入gcc之程序名,以及一些命令参数,以便决定每个输入档案使用的个别语言编译器,并为输出程序码使用适合此硬件平台的组合语言编译器,并且选择性地执行连结器以制造可执行的程序。

每个语言编译器都是独立程序,此程序可处理输入的原始码,并输出组合语言码。全部的语言编译器都拥有共通的中介架构:一个前端解析符合此语言的原始码,并产生一抽象语法树,以及一翻译此语法树成为GCC的暂存器转换语言〈RTL〉的后端。编译器最佳化与静态程序码解析技术(例如FORTIFY_SOURCE,一个试图发现缓冲区溢位〈buffer overflow〉的编译器)在此阶段应用于程序码上。最后,适用于此硬件架构的组合语言程序码以Jack Davidson与Chris Fraser发明的算法产出。

几乎全部的GCC都由C写成,除了Ada前端大部分以Ada写成。

前端接口

前端的功能在于产生一个可让后端处理之语法树。此语法解析器是手写之递回语法解析器。

直到最近,程序的语法树结构尚无法与欲产出的处理器架构脱钩。而语法树的规则有时在不同的语言前端也不一样,有些前端会提供它们特别的语法树规则。

在2005年,两种与语言脱钩的新型态语法树纳入GCC中。它们称为GENERIC与GIMPLE。语法解析变成产生与语言相关的暂时语法树,再将它们转成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技术降低GENERIC的复杂结构,成为一较简单的静态唯一形式(Static Single Assignment form,SSA)基础的GIMPLE形式。此形式是一个与语言和处理器架构脱钩的全域最佳化通用语言,适用于大多数的现代编程语言。

中介接口

一般编译器作者会将语法树的最佳化放在前端,但其实此步骤并不看语言的种类而有不同,且不需要用到语法解析器。因此GCC作者们将此步骤归入通称为中介阶段的部分里。此类的最佳化包括消解死码、消解重复运算与全域数值重编码等。许多最佳化技巧也正在实作中。

后端接口

GCC后端的行为因不同的前处理器宏和特定架构的功能而不同,例如不同的字符尺寸、呼叫方式与大小尾序等。后端接口的前半部利用这些讯息决定其RTL的生成形式,因此虽然GCC的RTL理论上不受处理器影响,但在此阶段其抽象指令已被转换成目标架构的格式。

GCC的最佳化技巧依其释出版本而有很大不同,但都包含了标准的最佳化算法,例如循环最佳化、执行绪跳跃、共通程序子句消减、指令排程等等。而RTL的最佳化由于可用的情形较少,且缺乏较高阶的资讯,因此比较起近来增加的GIMPLE语法树形式[2],便显得比较不重要。

后端经由一重读取步骤后,利用描述目标处理器的指令集时所取得的资讯,将抽象暂存器替换成处理器的真实暂存器。此阶段非常复杂,因为它必须关照所有GCC可移植平台的处理器指令集的规格与技术细节。

后端的最后步骤相当公式化,仅仅将前一阶段得到的组合语言码藉由简单的副函式转换其暂存器与内存位置成相对应的机械码。

基本规则

gcc所遵循的部分约定规则:

.c为后缀的文件,C语言源代码文件;

.a为后缀的文件,是由目标文件构成的档案库文件;

.C,.cc或.cxx 为后缀的文件,是C++源代码文件;

.h为后缀的文件,是程序所包含的头文件;

.i 为后缀的文件,是已经预处理过的C源代码文件;

.ii为后缀的文件,是已经预处理过的C++源代码文件;

.m为后缀的文件,是Objective-C源代码文件;

.o为后缀的文件,是编译后的目标文件;

.s为后缀的文件,是汇编语言源代码文件;

.S为后缀的文件,是经过预编译的汇编语言源代码文件。

执行过程

虽然我们称Gcc是C语言的编译器,但使用gcc由C语言源代码文件生成可执行文件的过程不仅仅是编译的过程,而是要经历四个相互关联的步骤∶预处理(也称预编译,Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assembly)和链接(Linking)。

命令gcc首先调用cpp进行预处理,在预处理过程中,对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析。接着调用cc1进行编译,这个阶段根据输入文件生成以.o为后缀的目标文件。汇编过程是针对汇编语言的步骤,调用as进行工作,一般来讲,.S为后缀的汇编语言源代码文件和汇编、.s为后缀的汇编语言文件经过预编译和汇编之后都生成以.o为后缀的目标文件。当所有的目标文件都生成之后,gcc就调用。

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