GCC使用总结

概念

GCC一开始是linux系统集成的用来编译C程序的编译器（GNU C Compiler），目前GCC已经不仅仅支持C语言了，因而其缩写名单意义也变成（GNU Compiler Collection），也即是 GNU 编译器家族的意思了。

简单编译

如下小程序test.c需要编译执行

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello World!\n");
    return ;
}

输入编译命令

gcc test.c 

此时会输出可执行文件：a.out，可以./a.out执行它

这是gcc自动命令的，大部分用户肯定需要重命名，那么输入的编译命令需要修改为：

gcc test.c -o test
或
gcc -o test test.c

这样生成的可执行文件就变成了test，可以./test执行它

实际上看似一步到位的编译流程，分4个阶段进行，如下

编译流程

在使用 gcc 编译程序时，编译过程可以被细分为 4 个阶段：

1. 预处理（Pre-Processing）
2. 编译（Compiling）
3. 汇编（Assembling）
4. 链接（Linking）

预处理

预处理器（cpp）根据以字符#开头的命令（directives），修改原始的C程序。如hello.c中#include <stdio.h>指令告诉预处理器读系统头文件stdio.h的内容，并把它直接插入到程序文本中去。结果就得到另外一个C程序，通常是 以.i作为文件扩展名的。

gcc -E test.c -o test.i 或 gcc -E test.c

编译

接下来进行的是编译阶段，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。汇编语言是非常有用的，它为不同高级语言不同编译器提供 了通用的语言。如：C编译器和Fortran编译器产生的输出文件用的都是一样的汇编语言。

gcc -S test.i -o test.s

汇编

对于上一小节中生成的汇编代码文件test.s，gas汇编器负责将其编译为目标文件

gcc -c test.s -o test.o

链接

gcc连接器是gas提供的，负责将程序的目标文件与所需的所有附加的目标文件连接起来，最终生成可执行文件。附加的目标文件包括静态连接库和动态连接库。

对于上一小节中生成的test.o，将其与Ｃ标准输入输出库进行连接，最终生成程序test

gcc test.o -o test

到这里生成可执行文件test

命令使用及编译选项

基本格式：gcc [options] file1 file2...  //若不加入参数，则按默认参数依次执行编译、汇编和链接操作，生成的可执行文件名为 a.out
常用参数：-E                 //只执行预处理操作
　　　　　-S                 //只执行到编译操作完成，不进行汇编操作，生成的是汇编文件(.s 或 .asm),内容为汇编语言
　　　　　-c                 //执行编译和汇编，但不进行链接，即只生成可重定位目标文件(.o),为二进制文件，不生成完整的可执行文件
　　　　　-o filename        //将操作后的内容输出到filename指定的文件中
　　　　　-static            //对于支持动态链接的系统，使用静态链接而不是动态链接进行链接操作
　　　　　-g　　　　　　　　　 //编译时生成debug有关的程序信息(供gdb使用)
　　　　　--save-temps       //生成编译过程的中间结果文件(包括预处理文件(x.ii)、汇编代码(x.s)、目标文件(x.o)和最终的可执行文件)

　　　　　-I PATH            //在PATH指定的目录下寻找相关的include文件，参数中间不加空格
　　　　　-lxx               //其中xx为指定函数库，对于Linux环境下的函数库，静态库后缀为.a,动态库后缀为.so，一般库名为libxx.a或libxx.so,如加入libm.so库，则使用参数-lm(去除lib和后缀.a\so)
　　　　　-L PATH            //在PATH指定的目录下寻找相关的库文件，即-lxx指定待链接的库，-L指定寻找该库的路径。不指定时搜索默认的库函数路径。
　　　　　-std=xx            //指定编译使用的语言标准
　　　　　-x language        //指定待编译文件的语言，而不是由编译器根据文件后缀自行判断。即默认情况下gcc根据文件后缀判断使用的编程语言。例如使用文件名hello作为源文件名是不合适的，应使用hello.c
　　　　　
　　　　　-Wall              //输出一些简单的错误以及一些可能存在问题的警告
　　　　　-Wextra            //输出-Wall不包含的警告等
　　　　　-Werror            //将警告视为错误输出
　　
　　　　　-Wl,option　　　　　　　　　 //通过该选项将参数 option 作为后续链接器 ld 使用的参数
　　　　　-Wl,rpath=/path/to/lib　　//为链接器指定一个非默认的运行时库的搜索路径，运行采用了该选项编译的程序时，链接器会在-rpath 指定的目录中搜索所需的 so 库文件，以将其载入内存中
　　　
　　　　　-D name=definition //加入宏定义，若不指定def，则默认为1
　　　　　-O1、-O2　　　　　　　//规定编译器的优化等级，优化级数越高执行效率一般越好，但是优化会改变原有程序结构，使得其汇编不易理解

　　　　　//一些进行缓冲区溢出实验时可能需要的选项
　　　　　-fstack-protector\-fno-stack-protector　　//是否开启堆栈保护，这里的保护是在返回地址之前加入一个验证值来确保返回地址不被破坏
　　　　　-z execstack 　　　　　　　　　　　　　　　　　//启用可执行栈，默认是禁用的
　　　　　//（echo 0 >/proc/sys/kernel/randomize_va_space 关闭地址随机化，这是一个单独的命令,操作需要root权限）

头文件处理

-I PATH            //在PATH指定的目录下寻找相关的include文件，参数中间不加空格

链接库处理

链接
编译时，默认的链接库目录为 /usr/lib && /usr/local/lib ,如果是64位系统，还有 /usr/lib64；否则就需要通过 -L 参数来指定自定义链接库目录。

命令

-L PATH            //在PATH指定的目录下寻找相关的库文件，即-lxx指定待链接的库，-L指定寻找该库的路径。不指定时搜索默认的库函数路径。
-lxx               //其中xx为指定函数库，对于Linux环境下的函数库，静态库后缀为.a,动态库后缀为.so，一般库名为libxx.a或libxx.so,如加入libm.so库，则使用参数-lm(去除lib和后缀.a\so)
-static            //对于支持动态链接的系统，使用静态链接而不是动态链接进行链接操作

运行
静态库链接后，是将代码直接嵌入到可执行文件中，所以运行时，不需要再指定静态库；
而动态库则不然。如果动态库位于系统默认的库目录，则可直接运行，如果是自定义目录，有以下几种方法可以配置：

1、修改环境变量：

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/project/lib　　　　/* project/lib为自定义路径 */

可临时生效，（重启后失效）

2、 ~/.bashrc 或者 ~/.bash_profile（.bashrc是linux的环境配置文件） 里添加上面的命令，保存后重启终端生效

cd ~
ls -al
vim .bashrc
添加环境变量：export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/project/lib

3、编辑 /etc/ld.so.conf 文件（或者在 /etc/ld.so.conf.d 目录下新建一个 project.conf 文件），添加自定义动态库路径，然后使用 ldconfig 命令更新，使其生效。

我们平时可以使用ldd命令查看可执行文件依赖的动态库

4、 -L../lib -Wl,-rpath=../lib 选项

此外，还有另外一种方式，在链接时加上如 -L../lib -Wl,-rpath=../lib 选项，则可以指定编译好的程序在运行时动态库的优先搜索目录，这种方法会将动态库路径写入到elf文件中去，即使在优先搜索目录中找不到，也可以再去环境变量指定路径去寻找。该方式便于部署，可把动态库跟配置文件一样放在单独文件夹里，与可执行文件一起打包发给运维即可运行。总结一下：-rpath制定的搜索路径，优先于LD_LIBRARY_PATH 和 /etc/ld.so.conf ，另外它是被写入到可执行文件中的。可以使用 ldd 命令查看可执行文件中使用的动态链接库和相应路径。

-Wl,option　　　　　　　　　 //通过该选项将参数 option 作为后续链接器 ld 使用的参数
-Wl,rpath=/path/to/lib　　//为链接器指定一个非默认的运行时库的搜索路径，运行采用了该选项编译的程序时，链接器会在-rpath 指定的目录中搜索所需的 so 库文件，以将其载入内存中

运行时，Linux动态链接库的搜索路径按优先级排序为：

1、编译目标代码时 ”-Wl,-rpath,” 指定的动态库搜索路径（当指定多个动态库搜索路径时，路径之间用冒号”:”分隔。）；

2、环境变量 LD_LIBRARY_PATH 指定的动态库搜索路径；

3、配置文件 /etc/ld.so.conf 中指定的动态库搜索路径；

4、默认的动态库搜索路径 /lib，如果是64位系统还包括 /lib64；

5、默认的动态库搜索路径 /usr/lib，如果是64位系统还包括 /usr/lib64；

检错

-Wall　　　　　　 //输出警告信息

调试

-g　　　　  　　　　　　//在编译时生成原生格式的调试符号信息，可以使用 gdb 或 ddx 等调试器调试。-g 分为三个级别，默认为 -g2，其中 -g3 除包含 -g2 中的所有调试信息外，还包含源代码中定义的宏

优化选项

-On　　　　　　　　　 //n 可以为 0~3，默认为 1，数字越大优化越高，一般使用 -O2 可以在优化长度、编译时间和代码大小之间取得较好平衡，开发调试建议使用 -O0

多文件编译

gcc test1.c test2.c -o Test