淺談gcc編譯器
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GNU CC（簡稱為gcc）是GNU項目中符合ANSI C標準的編譯系統(tǒng)，能夠編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程序。gcc不僅功能強大，而且可以編譯如C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多種語言，而且gcc是一個交叉平臺編譯器，它能夠在當前CPU平臺上為多種不同體系結(jié)構(gòu)的硬件平臺開發(fā)軟件，因此尤其適合在嵌入式領(lǐng)域的開發(fā)編譯。本章中的示例，除非特別注明，否則均采用4.x.x的gcc版本。
表3.6所示為gcc支持編譯源文件的后綴及其解釋。
表3.6 gcc所支持后綴名解釋
后 綴 名所對應(yīng)的語言后 綴 名所對應(yīng)的語言
.cC原始程序.s/.S匯編語言原始程序
.C/.cc/.cxxC++原始程序.h預處理文件（頭文件）
.mObjective-C原始程序.o目標文件
.i已經(jīng)過預處理的C原始程序.a/.so編譯后的庫文件
.ii已經(jīng)過預處理的C++原始程序……
3.3.1 gcc編譯流程解析
如本章開頭提到的，gcc的編譯流程分為了4個步驟，分別為：
n 預處理（Pre-Processing）；
n 編譯（Compiling）；
n 匯編（Assembling）；
n 鏈接（Linking）。
下面就具體來查看一下gcc是如何完成以上4個步驟的。
首先看一下hello.c的源代碼：
#include 《stdio.h》
int main（）
{
printf（“Hello！ This is our embedded world！\n”）;
return 0;
}
（1）預處理階段。
在該階段，對包含的頭文件（#include）和宏定義（#define、#ifdef等）進行處理。在上述代碼的預處理過程中，編譯器將包含的頭文件stdio.h編譯進來，并且用戶可以使用gcc的選項“-E”進行查看，該選項的作用是讓gcc在預處理結(jié)束后停止編譯過程。
注意gcc指令的一般格式為：gcc ［選項］ 要編譯的文件 ［選項］ ［目標文件］
其中，目標文件可缺省，gcc默認生成可執(zhí)行的文件，名為：編譯文件.out
?。踨oot@localhost gcc］# gcc –E hello.c –o hello.i
在此處，選項“-o”是指目標文件，由表3.6可知，“.i”文件為已經(jīng)過預處理的C程序。以下列出了hello.i文件的部分內(nèi)容：
typedef int （*__gconv_trans_fct） （struct __gconv_step *，
struct __gconv_step_data *， void *，
__const unsigned char *，
__const unsigned char **，
__const unsigned char *， unsigned char **，
size_t *）;
…
# 2 “hello.c” 2
int main（）
{
printf（“Hello！ This is our embedded world！\n”）;
return 0;
}
由此可見，gcc確實進行了預處理，它把“stdio.h”的內(nèi)容插入hello.i文件中。
?。?）編譯階段。
接下來進行的是編譯階段，在這個階段中，gcc首先要檢查代碼的規(guī)范性、是否有語法錯誤等，以確定代碼實際要做的工作，在檢查無誤后，gcc把代碼翻譯成匯編語言。用戶可以使用“-S”選項來進行查看，該選項只進行編譯而不進行匯編，結(jié)果生成匯編代碼。
［root@localhost gcc］# gcc –S hello.i –o hello.s
以下列出了hello.s的內(nèi)容，可見gcc已經(jīng)將其轉(zhuǎn)化為匯編代碼了，感興趣的讀者可以分析一下這一個簡單的C語言小程序是如何用匯編代碼實現(xiàn)的。
.file “hello.c”
.section .rodata
.align 4
.LC0：
.string “Hello！ This is our embedded world！”
.text
.globl main
.type main， @function
main：
pushl %ebp
movl %esp， %ebp
subl $8， %esp
andl $-16， %esp
movl $0， %eax
addl $15， %eax
addl $15， %eax
shrl $4， %eax
sall $4， %eax
subl %eax， %esp
subl $12， %esp
pushl $.LC0
call puts
addl $16， %esp
movl $0， %eax
leave
ret
.size main， 。-main
.ident “GCC： （GNU） 4.0.0 200XYZ19 （Red Hat 4.0.0-8）”
.section .note.GNU-stack，“”，@progbits
?。?）匯編階段。
匯編階段是把編譯階段生成的“.s”文件轉(zhuǎn)成目標文件，讀者在此使用選項“-c”就可看到匯編代碼已轉(zhuǎn)化為“.o”的二進制目標代碼了，如下所示：
?。踨oot@localhost gcc］# gcc –c hello.s –o hello.o
（4）鏈接階段。
在成功編譯之后，就進入了鏈接階段。這里涉及一個重要的概念：函數(shù)庫。
讀者可以重新查看這個小程序，在這個程序中并沒有定義“printf”的函數(shù)實現(xiàn)，且在預編譯中包含進的“stdio.h”中也只有該函數(shù)的聲明，而沒有定義函數(shù)的實現(xiàn)，那么，是在哪里實現(xiàn)“printf”函數(shù)的呢？最后的答案是：系統(tǒng)把這些函數(shù)的實現(xiàn)都放到名為libc.so.6的庫文件中去了，在沒有特別指定時，gcc會到系統(tǒng)默認的搜索路徑“/usr/lib”下進行查找，也就是鏈接到libc.so.6函數(shù)庫中去，這樣就能調(diào)用函數(shù)“printf”了，而這也正是鏈接的作用。
函數(shù)庫有靜態(tài)庫和動態(tài)庫兩種。靜態(tài)庫是指編譯鏈接時，將庫文件的代碼全部加入可執(zhí)行文件中，因此生成的文件比較大，但在運行時也就不再需要庫文件了。其后綴名通常為“.a”。動態(tài)庫與之相反，在編譯鏈接時并沒有將庫文件的代碼加入可執(zhí)行文件中，而是在程序執(zhí)行時加載庫，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)的開銷。一般動態(tài)庫的后綴名為“.so”，如前面所述的libc.so.6就是動態(tài)庫。gcc在編譯時默認使用動態(tài)庫。
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