【c/c++】编译和链接

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-10-17 00:53 23阅读 0赞

## 说明 ##

用惯了图形化的IDE，对编译和链接部分的东西知道的并不多，这里补习一下。

1.  首先编译和链接是两个东西，虽然在IDE上按一个键结果就出来了，这是因为IDE在后台自己做了不少的事情。
2.  常见的编译器有gcc/g++，前者是给c用的，后者是给c++用的，两者的编译操作差别不大；常见的连接器有ld。
3.  gcc会把链接的事情也做掉(除非加参数)，所以对ld的了解更少......

下面以gcc和ld为例说明c语言(c++也差不多，只是要换编译器为g++)的编译和链接。

首先看下面的一个最简单的例子：

#include <stdio.h>
    
    int main(int argc, const char * argv[]) 
    {
        printf("Hello, World!\n");
        return 0;
    }

在IDE下，比如这边使用的Xcode，只要Cmd+R，就可以直接得到运行结果了：

![20160614163649325][]

虽然不明白IDE打的做了什么，但是觉得很厉害的样子。

对大部分只关注代码实现的人来说，能够正确使用就OK了，但是如果希望进一步了解代码的编译和链接，则需要关掉IDE，打开shell，来探索gcc跟ld了。

## gcc ##

gcc的基本格式如下：

gcc [option] files

先不管参数部分，如下图所示是对前面的main.c代码运行gcc的结果：

![20160614164259109][]

可以看到也能得到与Xcode执行时一样的结果（连ld都省了）。到底gcc做了些什么，可以参考[Journey of a C Program to Linux Executable in 4 Stages][]这篇文章。

接下来需要介绍一些常用的gcc选项，上面的例子中，虽然我们没有使用编译选项，但是gcc还是会根据默认的选项值来进行编译。当我们了解了gcc的编译选项，就可以更好的控制编译的过程。

下面是一些常用的选项：

**-o file**：给输出文件命名，在上例中，我们没有指定名称，所以使用了默认的a.out，如果你指定了名称，比如下面这样，就会有不同的结果：

![20160614165013065][]

**-Wall**：这个是用来显示编译时的告警的。比如在我们的代码中添加一个声明了但未使用的变量：

![20160614165457744][]

如果不加-Wall参数，就不会报错。开启-Wall可以让gcc上报一些我们自己没有发现的问题，值得推荐。

**-Werror**：这个选项的意思是把编译中的warning当作错误。上面的例子中，虽然-Wall之后编译时会有提示，但是最终还是会生成a.out，即整个编译过程是会运行完成的，而如果又加了-Werror，在编译过程中就报错并终止了：

![20160614181527072][]

\-Wall -Werror一起使用，能够不放过任何的编译问题。

**-S**：用来生成对应的汇编代码：

![20160614165954709][]

查看汇编代码：

![20160614170050506][]

可以看到生成的汇编代码是AT&T格式的，但是如果只认识Intel的汇编格式呢？可以再加上-masm=intel这个参数：

![20160614170830653][]

这样生成的就是intel格式的汇编代码了：

![20160614170922748][]

现在需要用到汇编的机会不多，除非是性能要求需要优化代码，或者debug的时候才会去用吧。

**-E**：加入了-E选项后，gcc并不进行编译，而是进行预编译，就是把宏进行替换、头文件展开等。在原来的代码上加一个宏，下面是执行-E后的情况：

![20160614171537475][]

**-c**：指定这个选项后，gcc只负责编译，但是不会进行链接：

![20160614171806498][]

生成的.o文件需要经过链接才能成为可执行的文件，这里就需要用到ld了，先不介绍。

**-save-temps**：使用这个命令可以保留在gcc编译和链接过程中的中间文件：

![20160614172218860][]

这些中间文件对于了解gcc的工作过程很有帮助。很多文件在之前已经介绍过了，另外的，main.i就是预处理后的代码，main.bc是什么还不清楚...

**-l和-L**：这两个是用来指定库的，前者指定库名，后者指定库的路径，可以参考[编译基础——如何用g++编译自己的库，以及一个简单的makefile文件][g_makefile]的说明。

**-v**：加上这个参数可以在编译时看到不少额外的信息：

![20160614180606362][]

**-D**：后接宏来控制代码的走向。

#include <stdio.h>
    #define MAX 255
    int main(int argc, const char * argv[]) 
    {
    #ifdef ERROR
    	aaaa;
    #endif
    	int i = MAX;
    	printf("Hello, World!\n");
    	return 0;
    }

上面的代码中，ERROR宏控制的代码是错的，如果使用-DERROR，则在编译的时候就会包含aaaa这样的代码，导致编译错误：

![20160614181026458][]

而不加-D，就不会报错。

这里需要注意下-D和宏之间没有空格。

## ld ##

编译参数介绍到这里，下面需要介绍链接器ld。ld和gcc使用的方式差不多，也是ld +选项 +文件。这里的文件需要是.o文件，即gcc -c编译后的文件。

ld最重要的作用当然是生成可执行的文件。但是还有一个非常重要的作用，就是找到我们的代码中并没有定义的那些函数，然后在当前平台上找到相应的实现。

比如我们的代码中有一个printf，它是c标准库中实现的，所以链接时就需要找到相应的库，并获取到printf的实现代码。

下面是链接的操作过程：

首先，当然要生成.o文件，参见前面讲-c时的图片；

然后，像使用gcc一样，什么参数也不加来执行下：

![20160614182356491][]

发现有错误，并没有生成可执行文件。

前两个warning是针对mac的，通过加参数-macosx\_version\_min就可以解决。

后一个错误是因为没有找到\_printf的实现，这是因为我们没有指定库。

下面是修改后的执行命令：

![20160614182752589][]

可以看到能够生成a.out了，但是还是有报之前的warning，原因是因为没有指定系统架构，修改成下面的形式：

![20160614182928685][]

就可以得到我们需要的结果了。

下面也介绍下ld常用的选项(像-macox\_verson\_min这种就不说了)：

**-arch**：用来指定系统架构，比如Intel 32位机是i386，Intel 64位机是x86\_64。

**-lx**：对应上面的命令就是-lc，表示的是寻找libc.a或者libc.dylib这样的库，因为printf就在这些库中实现的。

**-e**：用来指定入口，默认是\_main，对应到代码中就是main，所以我们不需要显式得指定，当然指定也没有关系：

![20160614184341627][]

从这里我们也可以得出一个设想，即是否可以将main换成其它名字，例如start：

#include <stdio.h>
    
    int start(int argc, const char * argv[]) 
    {
    	int i;
    	printf("Hello, World!\n");
    	return 0;
    }

下面是编译和链接的命令：

![20160615123625361][]

可以看到确实是可行的！虽然并没有多少实际的意义......

以上就是对gcc和ld的介绍，它们可以带的选项还有很多，要了解具体所有选线，可以在shell下使用man gcc/ld来查看。

PS：发现一个问题，在mac中gcc被指向了clang编译器，所以上面的gcc操作实际上都是clang的操作......不过基本的功能都没有变，参数在gcc中也能够正常使用，所以基本上也算是gcc的说明吧......

[20160614163649325]: https://img-blog.csdn.net/20160614163649325
[20160614164259109]: https://img-blog.csdn.net/20160614164259109
[Journey of a C Program to Linux Executable in 4 Stages]: http://www.thegeekstuff.com/2011/10/c-program-to-an-executable/
[20160614165013065]: https://img-blog.csdn.net/20160614165013065
[20160614165457744]: https://img-blog.csdn.net/20160614165457744
[20160614181527072]: https://img-blog.csdn.net/20160614181527072
[20160614165954709]: https://img-blog.csdn.net/20160614165954709
[20160614170050506]: https://img-blog.csdn.net/20160614170050506
[20160614170830653]: https://img-blog.csdn.net/20160614170830653
[20160614170922748]: https://img-blog.csdn.net/20160614170922748
[20160614171537475]: https://img-blog.csdn.net/20160614171537475
[20160614171806498]: https://img-blog.csdn.net/20160614171806498
[20160614172218860]: https://img-blog.csdn.net/20160614172218860
[g_makefile]: http://blog.csdn.net/jiangwei0512/article/details/51559030
[20160614180606362]: https://img-blog.csdn.net/20160614180606362
[20160614181026458]: https://img-blog.csdn.net/20160614181026458
[20160614182356491]: https://img-blog.csdn.net/20160614182356491
[20160614182752589]: https://img-blog.csdn.net/20160614182752589
[20160614182928685]: https://img-blog.csdn.net/20160614182928685
[20160614184341627]: https://img-blog.csdn.net/20160614184341627
[20160615123625361]: https://img-blog.csdn.net/20160615123625361