初步认识c/c++编译

程序的生命周期

通过了解程序的生命周期，而直到编译所在生命周期的哪一个部分。

编译过程与编译器

编译过程是指编写的源代码通过编译器进行编译，最后生成cpu所能识别的二进制形式存在的源代码的过程。而编译器则是指能够使源代码编译生成二进制形式的工具，根据平台不同，工具也不同，如window是XXX.exe可执行程序，unix系统侧不定后缀名，系统根据文件的头部信息来判断。

puts("VIP会员");

二进制的写法为：

gcc/g++编译器执行过程

gcc/g++编译器能把一个源文件生成一个执行文件，这是因为该编译器是集成了各种程序（预处理器、汇编器等），这个过程中的工作如下：

例子：编写 test.c 如下：

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

在控制台执行命令(-o：为指定输出文件)：

qincji:build mac$ ls
test.c
qincji:build mac$ gcc -E test.c -o test.i
qincji:build mac$ ls
test.c    test.i
qincji:build mac$ gcc -S test.i -o test.s
qincji:build mac$ ls
test.c    test.i    test.s
qincji:build mac$ gcc -c test.s -o test.o
qincji:build mac$ ls
test.c    test.i    test.o    test.s
qincji:build mac$ gcc test.o -o test
qincji:build mac$ ls
test    test.c    test.i    test.o    test.s
qincji:build mac$ ./test 
hello world
qincji:build mac$

静态库与动态库(Linux)

动态库与静态库统称为函数库，根据系统不一样，后缀名标识也不一定，如图：

静态库

静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。优点：静态库节省时间，不需要再进行动态链接，需要调用的代码直接就在代码内部。

• 生成静态库 首先用gcc编绎该文件，生成.o文件，然后ar(archive)工具生成静态库。-fPIC生成与位置无关代码，不用此选项的话，编译后的代码是位置相关的，所以动态载入时，是通过代码拷贝的方式来满足不同进程的需要，而不能达到真正代码段共享的目的。

  gcc -fPIC -c test.c -o test.o ar r libtest.a test.o

动态库

动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库。优点：动态库节省空间，如果一个动态库被两个程序调用,那么这个动态库只需要在内存中。 首先用gcc编绎该文件，生成.o文件，然后再用gcc指定-shared生成动态库。

gcc -fPIC -c test.c -o test.o gcc -shared test.o -o libtest.so

或者

gcc -fPIC -shared test.c -o libtest.so

简单使用

编辑test.c文件如下：

#include <stdio.h>
void output() {
    printf("hello world\n");
}

编辑main.c文件如下：

#include "test.c"
int main(){
    output();
    return 0;
}

• (1)使用动态库 首页将test.c编译生成动态库libtest.so，然后执行一下命令生成可执行文件：

  gcc main.c -L. -ltest -o main

当编译main.c时，需要链接代码中引入的test.c文件，其中，-L.：是指编译的时候，在当前目录搜索库的路径；-ltest：指编译的时候使用的库（详见gcc/g++重要参数）。

在控制台中演示：

qincji:build mac$ ls
libtest.so    main.c        test.c        test.o
qincji:build mac$ gcc main.c -L. -ltest -o main
qincji:build mac$ ls
libtest.a    libtest.so    main        main.c        test.c        test.o
qincji:build mac$ ./main 
hello world
qincji:build mac$

• (2)强制使用静态库

  gcc main.c -L. -Wl,-Bstatic -ltest -Wl,-Bdynamic -o main

其中：-Wl 表示传递给 ld 链接器的参数，通过ld --help查看 ld 帮助文档时。

注意：我使用MacOs系统时，在查看ld帮助文档(man ld)发现系统并不支持链接动态库，描述如下：

-static Produces a mach-o file that does not use the dyld. Only used building the kernel.

• (3)将静态库打包到动态库中

  gcc -shared -o libtest.so -Wl,--whole-archive libtest.a -Wl,--no-whole-archive

其中：--whole-archive: 将未使用的静态库符号(函数实现)也链接进动态库；--no-whole-archive: 默认，未使用不链接进入动态库。

重要工具

• ar : 创建或修改archive文件，或从存档文件中提取。如生成静态库，查看详细参数命令： ar --help。
• nm : 列出目标文件中的符号（方法），查看动态库方法等，查看详细参数命令： nm --help。
• objcopy : 复制和翻译目标文件，查看详细参数命令： objcopy --help。
• objdump : 显示目标文件中的信息，查看详细参数命令： objdump --help。
• readelf : 显示可执行和可链接格式的文件的信息，查看详细参数命令： readelf --help。

gcc/g++重要参数

• 通过gcc --help命令查看更多。

• -E 只激活预处理,这个不生成文件, 你需要把它重定向到一个输出文件里面。

• -S 只激活预处理和编译，就是指把文件编译成为汇编代码。

• -c 只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件

• -o 制定目标名称, 默认的时候, gcc 编译出来的文件是 a.out。

• -fPIC 生成与位置无关代码。

• -shared 生成动态库，使用例子：

  gcc -fPIC -shared test.c -o libTest.so

• -include file 包含某个代码,简单来说,就是便以某个文件,需要另一个文件的时候,就可以用它设定,功能就相当于在代码中使用 #include<filename>。例子：

  gcc test.c -include xxx.h

• -Dmacro 相当于 C 语言中的 #define macro

• -Dmacro=defn 相当于 C 语言中的 #define macro=defn

• -Umacro 相当于 C 语言中的 #undef macro

• -undef 取消对任何非标准宏的定义

• -Idir 在你是用 #include "file" 的时候, gcc/g++ 会先在当前目录查找你所制定的头文件, 如果没有找到, 他回到默认的头文件目录找, 如果使用 -I 制定了目录,他会先在你所制定的目录查找, 然后再按常规的顺序去找。 对于 #include, gcc/g++ 会到 -I 制定的目录查找, 查找不到, 然后将到系统的默认的头文件目录查找 。

• -I- 就是取消前一个参数的功能, 所以一般在 -Idir 之后使用。

• -idirafter dir 在 -I 的目录里面查找失败, 讲到这个目录里面查找。

• -iprefix prefix 、-iwithprefix dir 一般一起使用, 当 -I 的目录查找失败, 会到 prefix+dir 下查找

• -M 生成文件关联的信息。包含目标文件所依赖的所有源代码你可以用 gcc -M test.c 来测试一下，很简单。

• -MM 和上面的那个一样，但是它将忽略由 #include 造成的依赖关系。 　　

• -MD 和-M相同，但是输出将导入到.d的文件里面 　　

• -MMD 和 -MM 相同，但是输出将导入到 .d 的文件里面。

• -Wa,option 此选项传递 option 给汇编程序; 如果 option 中间有逗号, 就将 option 分成多个选项, 然 后传递给会汇编程序。

• -Wl.option 此选项传递 option 给连接程序; 如果 option 中间有逗号, 就将 option 分成多个选项, 然 后传递给会连接程序。

• -llibrary 指编译的时候使用的库，library是指动态库或静态库的名称。如：liblibrary.a或liblibrary.so，系统会自动加上lib前缀和.a(.so)后缀。

• -Ldir 指编译的时候，搜索库的路径。比如你自己的库，可以用它指定目录，不然编译器将只在标准库的目录找。这个dir就是目录的名称。

• -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 为默认值，-O3 优化级别最高。

• -g 只是编译器，在编译的时候，产生调试信息。 　　

• -gstabs 此选项以 stabs 格式声称调试信息, 但是不包括 gdb 调试信息。 　　
• -gstabs+ 此选项以 stabs 格式声称调试信息, 并且包含仅供 gdb 使用的额外调试信息。 　　

• -ggdb 此选项将尽可能的生成 gdb 的可以使用的调试信息。

• -static 此选项将禁止使用动态库，所以，编译出来的东西，一般都很大，也不需要什么动态连接库，就可以运行。

• -share 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。

参考

• http://c.biancheng.net/view/450.html
• https://www.runoob.com/w3cnote/gcc-parameter-detail.html
• https://cloud.tencent.com/developer/article/1343895