【Bash百宝箱】gcc命令

怼烎@ 2022-07-16 08:29 256阅读 0赞

GCC即GNU Compiler Collection，GNU编译套件，支持C、C++等多种语言。在使用GCC的时候，我们必须给出一系列必要的参数选项和文件名称。参数选项分几类，包括总体选项、语言选项、预处理选项、汇编选项、链接选项、目录选项、警告选项、调试选项、优化选项、目标选项、机器相关选项、代码生成选项等。

1、下面介绍一些最基本、最常用的选项。

gcc [-c|-S|-E] [-std=standard] [-g] [-pg] [-Olevel] [-Wwarn...] [-Wpedantic] [-Idir...] [-Ldir...] [-Dmacro[=defn]...] [-Umacro] [-foption...] [-mmachine-option...] [-o outfile] [@file] infile...

上面列出了gcc的常用选项，其用法可概括为：

gcc [options] <filenames>

其中，options就是gcc所需要的选项，filenames给出相关的文件名称。  
`-c`：只编译或汇编源文件，但不进行链接，输出文件的后缀为`.o`。  
`-S`：gcc在编译后停止，不进行汇编，输出文件的后缀为`.s`。  
`-E`：gcc在预处理后停止，并输出预处理结果。  
`-std=standard`：指定C、C++标准，如`c11`、`c++14`、`gnu11`、`gnu++14`等。  
`-g`：产生调试信息，信息格式（如stabs、COFF、XCOFF、DWARF 2）因操作系统而不同。  
`-p`：生成额外的代码用以对`prof`程序进行性能分析，编译和链接时都要使用这个选项。  
`-pg`：生成额外的代码用以对`pgrof`程序进行性能分析，编译和链接时都要使用这个选项。  
`-Olevel`：指定优化程序的等级level，可以是1、2、3、0、s、fast、g，省略level时为1，优化之后，提高了程序执行效率，但编译速度会降低。  
`-w`：禁止所有警告信息。  
`-Wwarn`：警告相关，`warn`并不是关键字，它有许多候选项，如`all`表示产生大部分警告信息（一部分是很容易避免的），`error`表示把警告信息当作错误来处理并停止gcc编译。  
`-Wpedantic、-pedantic`：输出ISO C/C++严格标准的所有警告，拒绝使用了禁用扩展的所有程序和一些不符合ISO C/C++规范的程序。  
\-Idir：添加头文件的搜索目录dir，先于系统目录。  
\-Ldir：添加库文件的搜索目录dir。  
`-Dmacro[=defn]`：定义宏macro，其值为defn或者省略。  
`-Umacro`：取消宏macro定义。  
`-foption`：通过`-f`指定一些常用选项`option`，如`-fsigned-char`意思是把字符类型`char`当作带符号的即`signed char`。  
`-mmachine-option`：通过`-m`指定机器相关的选项`machine-option`，如`-march=armv8-a+crc`意思是指定ARM的架构。  
`-o outfile`：指定输出文件的名称为`outfile`，不指定时根据编译规则作默认处理。  
`@file`：从文件file中读取gcc命令行选项，这个选项使用时要谨慎。  
`infile`：指定gcc将要处理的文件。  
`-llibrary`：链接时搜索名字为library的库文件，如动态库`libc.so`，对应的选项为`-lc`。  
`-static`：在支持动态链接的系统上有效，链接时使用静态库（`.a`，相关的环境变量是LIBRARY\_PATH），而不是默认的动态库（`.so`，相关的环境变量是LD\_LIBRARY\_PATH）。  
`-shared`：在某些系统上有效，生成动态库，与选项`-fpic`一起使用。  
`-fpic`：意为位置独立代码，指示编译程序生成的代码要适合共享库的内容，这样的代码能够根据载入内存的位置计算内部地址。  
`-fPIC`：与`-fpic`不同的是链接的可执行文件的GOT（global offset table）没有最大长度的限制。  
`-v`：打印gcc执行时执行的详细过程及其相关程序的版本号。

2、gcc根据文件名称的不同后缀做不同的事情。

`.c`：C源码，必须预处理。  
`.i`：C源码，不用预处理，已经预处理过了。  
`.ii`：C++源码，不用预处理，已经预处理过了。  
`.h`：C、C++头文件。  
`.cc、.cp、.cxx、.cpp、.CPP、.c++、.C`：这些都是C++源码，必须预处理。  
`.hh、.hp、hxx、.hpp、.HPP、.h++、.H`：这些都是C++头文件。  
`.s`：汇编代码。  
`.sx、.S`：同样是汇编代码，但必须预处理。  
另外，`.a`为静态库，`.so`为动态库，`.o`为编译后的目标文件。

3、gcc编译的几个阶段，并通过file命令查看各阶段编译结果的文件格式。

// main.c
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    {
        printf("hello world\n");
    
        return 0;
    }

第一，预编译过程，这个过程处理宏定义和include，并做语法检查。

$ gcc –E main.c –o main.i
    $ file main.c
    main.c: C source, ASCII text
    $ file main.i
    main.i: C source, ASCII text

第二，编译过程，这个过程生成汇编代码i（main.s）。

$ gcc –S main.i
    $ file main.s
    main.s: assembler source, ASCII text

第三，汇编过程，这个过程生成目标代码（main.o）。

$ gcc –c main.s
    $ file main.o
    main.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

第四，链接过程，这个过程生成可执行代码。

$ gcc main.o –o main
    file main
    main: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=b27595ba2689cec1a5180a5f18ff9cd19930ac3c, not stripped

最后，运行程序。

$ ./main
    hello world

另外，我们可以使用命令strip去除可执行文件的符号信息。

$ strip main
    $ file main
    main: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=b27595ba2689cec1a5180a5f18ff9cd19930ac3c, stripped

4、编译静态库和动态库。

例子，将hello.c和hello2.c分别编译成静态库libhello.a和动态库libhello.so。

第一，编译静态库。

$ gcc –c hello.c hello2.c
    $ ar –r libhello.a hello.o hello2.o

ar是个文件打包工具。

第二，编译动态库。

$ gcc –c –fpic hello.c hello2.c
    $ gcc –shared hello.o hello2.o -o libhello.so

查看`.o`文件、可执行文件、库文件的信息可使用如下命令：

nm - list symbols from object files.
    objdump - display information from object files.
    readelf - Displays information about ELF files.

5、查看预处理阶段使用了哪些宏。

gcc在预处理阶段会展开宏定义，使用如下两条命令都可以查看`foo.c`在预处理阶段使用了哪些宏，包括gcc内置宏和用户自定义宏。

$ gcc -E -dM foo.c
    $ cpp -dM foo.c