Linux系統下的Gcc（GNU C Compiler）是GNU推出的功能強大、性能優越的多平台編譯器,是GNU的代表作品之一.gcc是可以在多種硬體平台上編譯出可執行程序的超級編譯器,其執行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30%.
Gcc編譯器能將C、C 語言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、連接成可執行文件,如果沒有給出可執行文件的名字,gcc將生成一個名為a.out的文件.在Linux系統中,可執行文件沒有統一的後綴,系統從文件的屬性來區分可執行文件和不可執行文件.而gcc則通過後綴來區別輸入文件的類別,下面我們來介紹
gcc所遵循的部分約定規則. .c為後綴的文件,C語言源代碼文件；
.a為後綴的文件,是由目標文件構成的檔案庫文件；
.C,.cc或.cxx 為後綴的文件,是C 源代碼文件；
.h為後綴的文件,是程序所包含的頭文件；
.i 為後綴的文件,是已經預處理過的C源代碼文件；
.ii為後綴的文件,是已經預處理過的C 源代碼文件；
.m為後綴的文件,是Objective-C源代碼文件；
.o為後綴的文件,是編譯后的目標文件；
.s為後綴的文件,是彙編語言源代碼文件；
.S為後綴的文件,是經過預編譯的彙編語言源代碼文件.
一、Gcc的執行過程
雖然我們稱Gcc是C語言的編譯器,但使用gcc由C語言源代碼文件生成可執行文件的過程不僅僅是編譯的過程,而是要經歷四個相互關聯的步驟∶預處理
(也稱預編譯,Preprocessing)、編譯(Compilation)、彙編(Assembly)和連接(Linking). 命令gcc首先調用cpp進行預處理,在預處理過程中,對源代碼文件中的文件包含(include)、預編譯語句(如宏定義define等)進行分析.接著調用cc1進行編譯,這個階段根據輸入文件生成以.o為後綴的目標文件.彙編過程是針對彙編語言的步驟,調用as進行工作,一般來講,.S為後綴的彙編語言源代碼文件和彙編、.s為後綴的彙編語言文件經過預編譯和彙編之後都生成以.o為後綴的目標文件.當所有的目標文件都生成之後,gcc就調用ld 來完成
的關鍵性工作,這個階段就是連接.在連接階段,所有的目標文件被安排在可執行程序中的恰當的位置,同時,該程序所調用到的庫函數也從各自所在的檔案庫中連到合適的地方.
二、Gcc的基本用法和選項
在使用Gcc編譯器的時候,我們
給出一系列必要的調用參數和文件名稱.Gcc編譯器的調用參數大約有100多個,其中多數參數我們可能根本就用不到,這裡只介紹其中最基本、最常用的參數.Gcc最基本的用法是
-c,只編譯,不連接成為可執行文件,編譯器只是由輸入的.c等源代碼文件生成.o為後綴的目標文件,通常用於編譯不包含主程序的子程序文件.
-o output_filename,確定輸出文件的名稱為output_filename,同時這個名稱不能和源文件同名.如果不給出這個選項,gcc就給出預設的可執行文件a.out.
-g,產生符號調試工具(GNU的gdb)所必要的符號資訊,要想對源代碼進行調試,我們就
加入這個選項. -O,對程序進行優化編譯、連接,採用這個選項,整個源代碼會在編譯、連接過程中進行優化處理,這樣產生的可執行文件的執行效率可以提高,但是,編譯、連接的速度就相應地要慢一些.
-O2,比-O更好的優化編譯、連接,當然整個編譯、連接過程會更慢.
-Idirname,將dirname所指出的目錄加入到程序頭文件目錄列表中,是在預編譯過程中使用的參數.C程序中的頭文件包含兩種情況∶ A)#include B)#include “myinc.h” 其中,A類使用尖括弧(< >),B類使用雙引號(“ ”).對於A類,預處理程序cpp在系統預設包含文件目錄(如/usr/include)中搜尋相應的文件,而對於B類,cpp在當前目錄中搜尋頭文件,這個選項的作用是告訴cpp,如果在當前目錄中沒有找到需要的文件,就到指定的dirname目錄中去尋找.在程序設計中,如果我們需要的這種包含文件分別分佈在不同的目錄中,就需要逐個使用
-I選項給出搜索路徑.-Ldirname,將dirname所指出的目錄加入到程序函數檔案庫文件的目錄列表中,是在連接過程中使用的參數.在預設狀態下,連接程序ld在系統的預設路徑中(如/usr/lib)尋找所需要的檔案庫文件,這個選項告訴連接程序,首先到-L指定的目錄中去尋找,然後到系統預設路徑中尋找,如果函數庫存放在多個目錄下,就需要依次使用這個選項,給出相應的存放目錄. -lname,在連接時,裝載名字為“libname.a”的函數庫,該函數庫位於系統預設的目錄或者由
-L選項確定的目錄下.例如,-lm表示連接名為“libm.a”的數學函數庫.上面我們簡要介紹了gcc編譯器最常用的功能和主要參數選項,更為詳盡的資料可以參看Linux系統的聯機幫助. 假定我們有一個程序名為test.c的C語言源代碼文件,要生成一個可執行文件,最簡單的辦法就是∶ gcc test.c 這時,預編譯、編譯連接一次完成,生成一個系統預設的名為a.out的可執行文件,對於稍為複雜的情況,比如有多個源代碼文件、需要連接檔案庫或者有其他比較特別的要求,就要給定適當的調用選項參數.再看一個簡單的例子. 整個源代碼程序由兩個文件testmain.c 和testsub.c組成,程序中使用了系統提供的數學庫,同時希望給出的可執行文件為
test,這時的編譯命令可以是∶ gcc testmain.c testsub.c □lm □o test 其中,-lm表示連接系統的數學庫libm.a.思考,gcc基本參數使用：
Gcc -O2 -Wall -g get_up.c brush_toolth.c -I/usr/include -L/usr/lib -lschool
-o go_school
三、
Gcc的錯誤類型及對策Gcc編譯器如果發現源程序中有錯誤, 就無法繼續進行,也無法生成最終的可執行文件.為了便於修改,gcc給出錯誤資訊,我們對這些錯誤資訊逐個進行分析、處理,並修改相應的語言,才能保證源代碼的正確編譯連接.gcc給出的錯誤資訊一般可以分為四大類,下面我們分別討論其產生的原因和對策.
第一類∶C語法錯誤 錯誤資訊
∶文件source.c中第n行有語法錯誤(syntex errror).這種類型的錯誤,一般都是C語言的語法錯誤,應該仔細檢查源代碼文件中第n行及該行之前的程序,有時也需要對該文件所包含的頭文件進行檢查.有些情況下,一個很簡單的語法錯誤,gcc會給出一大堆錯誤,我們最主要的是要保持清醒的頭腦,不要被其嚇倒,必要的時候再參考一下C語言的基本教材.第二類∶頭文件錯誤 錯誤資訊∶找不到頭文件head.h(Can not find include file head.h).這類錯誤是源代碼文件中的包含頭文件有問題,可能的原因有頭文件名錯誤、指定的頭文件所在目錄名錯誤等,也可能是錯誤地使用了雙引號和尖括弧.
第三類∶檔案庫錯誤 錯誤資訊∶連接程序找不到所需的函數庫,例如∶ ld: -lm: No such file or directory 這類錯誤是與目標文件相連接的函數庫有錯誤,可能的原因是函數庫名錯誤、指定的函數庫所在目錄名稱錯誤等,檢查的方法是使用find命令在可能的目錄中尋找相應的函數庫名,確定檔案庫及目錄的名稱並修改程序中及編譯選項中的名稱.
第四類∶未定義符號 錯誤資訊∶有未定義的符號(Undefined symbol).這類錯誤是在連接過程中出現的,可能有兩種原因∶一是使用者自己定義的函數或者全局變數所在源代碼文件,沒有被編譯、連接,或者乾脆還沒有定義,這需要使用者根據實際情況修改源程序,給出全局變數或者函數的定義體；二是未定義的符號是一個標準的庫函數,在源程序中使用了該庫函數,而連接過程中還沒有給定相應的函數庫的名稱,或者是該檔案庫的目錄名稱有問題,這時需要使用檔案庫維護命令
ar檢查我們需要的庫函數到底位於哪一個函數庫中,確定之後,修改gcc連接選項中的-l和-L項.排除編譯、連接過程中的錯誤,應該說這只是程序設計中最簡單、最基本的一個步驟,可以說只是開了個頭.這個過程中的錯誤,只是我們在使用C語言描述一個演算法中所產生的錯誤,是比較容易排除的.我們寫一個程序,到編譯、連接通過為止,應該說剛剛開始,程序在運行過程中所出現的問題,是演算法設計有問題,說得更玄點是對問題的認識和理解不夠,還需要更加深入地測試、調試和修改.一個程序,稍為複雜的程序,往往要經過多次的編譯、連接和測試、修改.下面我們學習的程序維護、調試工具和版本維護就是在程序調試、測試過程中使用的,用來解決調測階段所出現的問題.
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