gcc 简介

来源: 作者:otto
  本节学习GNU推出的Linux系统下C编译器----gcc,主要介绍这种编译器的基本原理和使用方法,以及编译过程中所产生的错误的原因及对策。

gcc简介
Linux系统下的gcc(GNU C Compiler)是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器,是GNU的代表作品之一。gcc是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器,其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%~30%。

gcc编译器能将C、C++语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、连接成可执行文件,如果没有给出可执行文件的名字,gcc将生成一个名为a.out的文件。在Linux系统中,可执行文件没有统一的后缀,系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。而gcc则通过后缀来区别输入文件的类别,下面我们来介绍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。

gcc的执行过程
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)和连接(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ld来完成最后的关键性工作,这个阶段就是连接。在连接阶段,所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当的位置,同时,该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中连到合适的地方。

gcc的基本用法和选项
在使用gcc编译器的时候,我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。gcc编译器的调用参数大约有100多个,其中多数参数我们可能根本就用不到,这里只介绍其中最基本、最常用的参数。

gcc最基本的用法是∶gcc [options] [filenames]

其中options就是编译器所需要的参数,filenames给出相关的文件名称。

-c,只编译,不连接成为可执行文件,编译器只是由输入的.c等源代码文件生成.o为后缀的目标文件,通常用于编译不包含主程序的子程序文件。

-o output_filename,确定输出文件的名称为output_filename,同时这个名称不能和源文件同名。如果不给出这个选项,gcc就给出预设的可执行文件a.out。

-g,产生符号调试工具(GNU的gdb)所必要的符号资讯,要想对源代码进行调试,我们就必须加入这个选项。

-O,对程序进行优化编译、连接,采用这个选项,整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理,这样产生的可执行文件的执行效率可以提高,但是,编译、连接的速度就相应地要慢一些。

-O2,比-O更好的优化编译、连接,当然整个编译、连接过程会更慢。

-Idirname,将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中,是在预编译过程中使用的参数。C程序中的头文件包含两种情况∶

A)#include

B)#include “myinc.h”

其中,A类使用尖括号(< >),B类使用双引号(“ ”)。对于A类,预处理程序cpp在系统预设包含文件目录(如/usr/include)中搜寻相应的文件,而对于B类,cpp在当前目录中搜寻头文件,这个选项的作用是告诉cpp,如果在当前目录中没有找到需要的文件,就到指定的dirname目录中去寻找。在程序设计中,如果我们需要的这种包含文件分别分布在不同的目录中,就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。

-Ldirname,将dirname所指出的目录加入到程序函数档案库文件的目录列表中,是在连接过程中使用的参数。在预设状态下,连接程序ld在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的档案库文件,这个选项告诉连接程序,首先到-L指定的目录中去寻找,然后到系统预设路径中寻找,如果函数库存放在多个目录下,就需要依次使用这个选项,给出相应的存放目录。

-lname,在连接时,装载名字为“libname.a”的函数库,该函数库位于系统预设的目录或者由-L选项确定的目录下。例如,-lm表示连接名为“libm.a”的数学函数库。

上面我们简要介绍了gcc编译器最常用的功能和主要参数选项,更为详尽的资料可以参看Linux系统的联机帮助。

假定我们有一个程序名为test.c的C语言源代码文件,要生成一个可执行文件,最简单的办法就是∶

gcc test.c

这时,预编译、编译连接一次完成,生成一个系统预设的名为a.out的可执行文件,对于稍为复杂的情况,比如有多个源代码文件、需要连接档案库或者有其他比较特别的要求,就要给定适当的调用选项参数。再看一个简单的例子。

整个源代码程序由两个文件testmain.c 和testsub.c组成,程序中使用了系统提供的数学库,同时希望给出的可执行文件为test,这时的编译命令可以是∶

gcc testmain.c testsub.c □lm □o test

其中,-lm表示连接系统的数学库libm.a,这个过程可以用图12-1框图描述。


gcc的错误类型及对策
gcc编译器如果发现源程序中有错误,就无法继续进行,也无法生成最终的可执行文件。为了便于修改,gcc给出错误资讯,我们必须对这些错误资讯逐个进行分析、处理,并修改相应的语言,才能保证源代码的正确编译连接。gcc给出的错误资讯一般可以分为四大类,下面我们分别讨论其产生的原因和对策。

第一类∶C语法错误
错误资讯∶文件source.c中第n行有语法错误(syntex errror)。这种类型的错误,一般都是C语言的语法错误,应该仔细检查源代码文件中第n行及该行之前的程序,有时也需要对该文件所包含的头文件进行检查。有些情况下,一个很简单的语法错误,gcc会给出一大堆错误,我们最主要的是要保持清醒的头脑,不要被其吓倒,必要的时候再参考一下C语言的基本教材。

第二类∶头文件错误
错误资讯∶找不到头文件head.h(Can not find include file head.h)。这类错误是源代码文件中的包含头文件有问题,可能的原因有头文件名错误、指定的头文件所在目录名错误等,也可能是错误地使用了双引号和尖括号。

第三类∶档案库错误
错误资讯∶连接程序找不到所需的函数库,例如∶

ld: -lm: No such file or directory

这类错误是与目标文件相连接的函数库有错误,可能的原因是函数库名错误、指定的函数库所在目录名称错误等,检查的方法是使用find命令在可能的目录中寻找相应的函数库名,确定档案库及目录的名称并修改程序中及编译选项中的名称。

第四类∶未定义符号
错误资讯∶有未定义的符号(Undefined symbol)。这类错误是在连接过程中出现的,可能有两种原因∶一是使用者自己定义的函数或者全局变量所在源代码文件,没有被编译、连接,或者干脆还没有定义,这需要使用者根据实际情况修改源程序,给出全局变量或者函数的定义体;二是未定义的符号是一个标准的库函数,在源程序中使用了该库函数,而连接过程中还没有给定相应的函数库的名称,或者是该档案库的目录名称有问题,这时需要使用档案库维护命令ar检查我们需要的库函数到底位于哪一个函数库中,确定之后,修改gcc连接选项中的-l和-L项。

排除编译、连接过程中的错误,应该说这只是程序设计中最简单、最基本的一个步骤,可以说只是开了个头。这个过程中的错误,只是我们在使用C语言描述一个算法中所产生的错误,是比较容易排除的。我们写一个程序,到编译、连接通过为止,应该说刚刚开始,程序在运行过程中所出现的问题,是算法设计有问题,说得更玄点是对问题的认识和理解不够,还需要更加深入地测试、调试和修改。一个程序,稍为复杂的程序,往往要经过多次的编译、连接和测试、修改。下面我们学习的程序维护、调试工具和版本维护就是在程序调试、测试过程中使用的,用来解决调测阶段所出现的问题。

摘自:大学生网络联盟

时间:2001-12-05 09:32 来源: 作者:otto 原文链接

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