Linux下GCC入门

GCC

• GCC 是一个强大且广泛使用的编译器套件，支持多种编程语言，包括 C、C++、Fortran、Ada 和 Go。

一、基础用法

1. 编译简单程序

gcc -o my_program main.cgcc：调用 GCC 编译器。-o my_program：指定输出的可执行文件名为 my_program。如果不加 -o，默认生成 a.out。main.c：源文件名。
执行成功后，可以运行程序
./my_program

2. 仅编译不链接

• GCC 分为多个阶段，包括预处理、编译、汇编和链接。有时你只需要生成目标文件（.o 文件），而不是完整的可执行文件。可以通过 -c 选项仅编译不链接

gcc -c main.c
# 生成的 main.o 是一个编译过的目标文件，可以在稍后与其他文件进行链接。

3. 链接多个源文件

• 编译项目时，通常有多个源文件。可以编译并链接它们
• 链接多个文件时，整个程序只能有 一个 main 函数

gcc -o my_program file1.c file2.c file3.c

二、预处理、编译和汇编

1. 预处理阶段（-E 选项）
   预处理阶段处理 #include、#define 等宏和头文件操作。你可以让 GCC 仅执行预处理

gcc -E main.c -o main.i
# main.i 是预处理后的 C 代码，其中已经展开了所有的宏和包含的头文件。

2. 生成汇编代码（-S 选项）
   GCC 也可以生成汇编代码，而不是编译为机器码。使用 -S 选项

gcc -S main.c

3. 生成目标文件（-c 选项）
   -c 选项用于仅生成目标文件（.o 文件）而不进行链接

三、GCC 的优化选项和警告调试信息

• 优化可以显著提高程序的性能。GCC 提供了多个优化级别，使用 -O 开头的选项来控制优化程度。

1. 常用优化级别

• O0：关闭优化（默认）。
• O1：启用一些基本的优化。
• O2：启用更多优化，通常是一个较好的折衷选择。
• O3：启用所有可以启用的优化，包括耗时较长的优化。
• Os：优化代码大小，适用于嵌入式或对二进制大小敏感的环境。

2. GCC 警告和调试信息
   • Wall：启用大部分常见的警告。
   • Wextra：启用更多警告。
   • Werror：将警告视为错误，阻止编译成功。这可以确保警告问题不会被忽略。

gcc -Wall -Wextra -Werror -o my_program main.c

3. 生成调试信息
   为了调试程序，你可以在编译时加入 -g 选项生成调试信息

   gcc -g -o my_program main.c

四、交叉编译

• 交叉编译指在一个平台上编译生成可以在另一个平台上运行的程序。GCC 可以进行交叉编译，尤其在嵌入式开发中非常常用

• 安装交叉编译器

  sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabi
  

• 使用交叉编译器

  arm-linux-gnueabi-gcc -o my_program main.c
  # 生成的 my_program 可在 ARM 平台上运行
  

五、静态链接与动态链接

1. 静态链接
   静态链接将所有库代码打包到可执行文件中。这使得程序在没有共享库的情况下也能运行。使用 -static 选项

gcc -static -o my_program main.c

2. 动态链接
   动态链接（默认行为）只包含库的引用，程序运行时需要共享库。动态链接的程序通常体积较小，但依赖于库的正确安装。

六、处理静态库

1. 使用静态库
   可以将代码编译成静态库（.a 文件），然后在其他项目中使用
   • 1. 创建静态库

   gcc -c file1.c file2.c
   ar rcs libmylib.a file1.o file2.o
   

   • 2. 在项目中使用静态库

   gcc -o my_program main.c -L. -lmylib
   # -L.: -L 选项用于指定库文件的搜索路径
   # . 表示当前目录，因此 -L. 表示让编译器在当前目录下查找库文件。
   

2. 使用动态库
   动态库（.so 文件）在运行时加载，适合大型项目。
   • 1. 创建动态库

   gcc -shared -fPIC -o libmylib.so file1.c file2.c
   

   • 2. 编译时链接动态库

   gcc -o my_program main.c -L. -lmylib
   # 运行时需要确保动态库在系统的库路径中，或者设置 LD_LIBRARY_PATH
   

七、多线程编译

在编译大型项目时，可以使用 -j 选项来加速编译过程。该选项指定并行编译时使用的线程数。

make -j4
# 允许 make 使用4个线程同时编译多个源文件，从而加快编译速度。