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1.背景知识
通过前面的学习,我们知道我们的代码变成能运行的可执行程序,要经历以下四个过程:
1.预处理(进行宏替换)
2.编译(生成汇编)
3.汇编(生成机器可识别的代码)
4.链接(生成可执行文件或库文件)
那在Linux
操作系统上gcc
编译器编译运行代码的过程又是怎么样的呢?接下来让我们一起学习吧!
2.gcc如何完成编译运行工作
cpp
$ 格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
创建mycode.c
文件,写入如下代码:
cpp
#include<stdio.h>
#define M 100
int main()
{
#ifdef DEBUG
printf("hello debug\n");
#else
printf("hello release\n");
#endif
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
// pintf("这是被注释掉的内容\n");
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
printf("hello gcc:%d\n",M);
return 0;
}
指令:
cpp
$ gcc -o mycode.exe mycode.c
//-o 可以指定生成可执行文件名称,如果不指定,默认生成a.out可执行文件
代码编译运行的结果为:
预处理(进行宏替换)
预处理指令:
c
$ gcc -E 源文件 -o 指定预处理文件名
- 预处理阶段是源文件文件转成目标文件
- 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,如果不带选项"-o"
会预处理的结果放在显示屏上,".i"
文件为已经过预处理的C原始程序。 - 预处理阶段的主要工作有:a.去注释,b.头文件展开;c.宏替换(不做类型检查);d.条件编译;
输入指令:
cpp
$ gcc -E mycode.c -o mycode.i
$ gcc -E mycode.c -o mycode.i -D DEBUG//使用-D选项在外部可定义宏
输入该指令告诉gcc从现在开始程序的翻译,做完预处理工作就停下来,不要继续往下执行了。
输入指令vim mycode.i
查看预处理后的文件
头文件展开:
编译(生成汇编)
输入编译指令:
cpp
$ gcc -S mycode.i -o mycode.s
- 编译阶段是把预处理阶段生成的
".i"
文件转成".s"
目标文件 - 在这个阶段中,
gcc
首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc
把代码翻译成汇编语言。 - 用户可以使用
"-S"
选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。
代码运行的结果为:
汇编(生成机器可识别代码)
汇编指令:
cpp
$ gcc -c mycode.s -o mycode.o
- 汇编阶段是把编译阶段生成的
".s"
文件转成".o"
目标文件 - 可使用选项
"-c"
就可看到汇编代码已转化为".o"
的二进制目标代码了
输入指令的结果为:
mycode.o
为可重定位二进制文件,简称目标文件,Windows
上目标文件为.obj文件
,虽然已经是二进制文件,但是还不可以独立执行,需要经过链接才能执行!
链接(生成可执行文件)
cpp
$ gcc mycode.o -o mycode.exe
- 在成功编译之后,就进入了链接阶段,将可重定位二进制文件和库进行链接形成
.exe
可执行文件
3.函数库
函数库概念:
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?
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!
动态库
windows系统中,动态库以.dll
为后缀的文件,Linux系统,动态库为以.so
为后缀的文件。库的命名规则:"libnameso.XXX"
,name
为库的真正名字,其他为前后缀。
输入指令查找C的标准库:
cpp
ls /lib64/libc*
//查找含/lib64/libc的库文件
ls /lib64/libc.so*
//查找动态库文件
输入指令后代码运行的结果:
静态库
windows
系统中,静态库以.lib
为后缀的文件,Linux
系统,静态库为以.a
为后缀的文件。我们的机器上默认只会安装动态库,静态库需要我们手动输入指令安装。
安装C语言静态库指令如下:
cpp
//root用户
# yum install -y glibc-static//安装c的静态库
# yun install -y libstdc++-static//安装c++的静态库
//普通用户
$ sudo yum install -y glibc -static
$ yun install -y libstdc++-static
安装完成的结果如下:
查找C语言静态库指令:
cpp
$ ls /lib64/libc.a*
输入指令后代码运行的结果:
动静态库的区别
小故事: 网瘾少年需要上网,你有两种方法,一种是跑到网吧上网,而你怎么知道哪里有网吧呢?原来你的好基友曾经告诉你某某路口向东转500米有一家网吧,于是每到放假的时候,你就可以跑到网吧去上网,但天有不测风云,这家网吧的老板没有营业执照被查封了,自此你的上网之路就断了;只好使用另一种方法,你每天上省吃俭用,终于三个月后攒够了钱,去一家二手电脑销售店购买了一台电脑,从此你便过上了自由自在的网民生活,不久后你去的这家二手电脑销售店由于非法经营被查封了,但这已经影响不到你了。
动态链接: .o
文件(网瘾少年)和动态库(网吧)链接,很高效但如果动态库没了,各个程序文件将无法运行,限制性很大;静态链接: .o
文件(网瘾少年)会拷贝(购买)静态库(电脑)到文件中,会占用很大内存、很多时间(费时费钱),但库文件(电脑销售店没了)不存在了,各个程序文件不受影响仍可以正常运行!
生成可执行文件的指令:
cpp
$ gcc mycode.c -o mycode.exe//进行动态链接
$ gcc mycode.c -o mycode_static.exe -static//进行静态链接
输入指令后代码运行的结果:
cpp
ldd 可执行文件//查找链接的动态库
cpp
file 可执行文件名//显示符号链接的文件类型
①在Linux中,编译形成可执行程序,由编译器提供动态库,默认采用动态链接;如果想要以静态链接的方式,生成可执行文件,需要添加
-static
选项;②静态链接生成的可执行文件比动态链接生成的可执行文件大很多。
动静态库区别总结:
①如果没有静态库,不可以使用-static选项进行静态链接;
②如果没有动态库,只有静态库,gcc编译器将会去寻找静态库进行链接;
③gcc默认优先动态链接,-static选项改变的是链接的优先级,使用后所有的链接都为静态链接;
④我们平时写的代码生成可执行文件时,不一定全部是动态链接或静态链接,而极有可能是动态链接和静态链接混合生成可执行文件;
⑤动态链接优点:动态库是共享库,可以有效地节省资源(磁盘空间、内存空间,网络空间等);缺点:动态库一旦缺失,使用动态链接的可执行程序将无法运行!
⑥静态链接的优点:不依赖库,程序可以独立运行;缺点:生成的可执行文件体积大,比较消耗资源(磁盘空间、内存空间,网络空间等)。
4.gcc选项
-E
进行预处理工作,不生成文件,你需要把它重定向输出到一个.i
文件里面
-S
编译到汇编语言到.s
文件中,不进行汇编和链接
-c
进行汇编工作,编译到.o
可重定位二进制目标文件(目标文件)
-o
将目标文件和库文件进行链接输出到指定的可执行文件
-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。