【Linux工具】編譯器、調(diào)式器、項目自動化構(gòu)建工具以及git的使用（1）

作者:愛寫代碼的剛子
時間：2023.6.3
本篇博客主要詳細介紹Linux中十分重要的工具：編譯器，靈活使用這些工具是Linux中一項必備技能。項目自動化構(gòu)建工具、調(diào)式器、git工具會在下一篇博客中進行介紹。

Linux編譯器-gcc/g++使用

gcc編譯C語言：

g++編譯C++：

• gcc只能編譯C語言，而g++可以編譯C語言也可以編譯C++，編譯生成的可執(zhí)行文件默認文件名都是a.out，后一個a.out會覆蓋前一個a.out（我們用gcc/g++ -o的選項重命名就不會重名且覆蓋了）

gcc的編譯過程

預處理（進行宏替換）

預處理的主要步驟：
a.去注釋
b.頭文件展開
c.條件編譯（C語言的學習中認識過，以是否定義該宏為條件進行代碼的裁剪，可以用于不同版本的軟件裁剪對應的功能）
d.宏替換

1. 預處理功能主要包括宏定義,文件包含,條件編譯,去注釋等。
2. 預處理指令是以#號開頭的代碼行。
3. 實例: gcc –E hello.c –o hello.i
4. 選項“-E”,該選項的作用是讓 gcc 在預處理結(jié)束后停止編譯過程。
5. 選項“-o”是指目標文件,“.i”文件為已經(jīng)過預處理的C原始程序。

• gcc -E caogao.c -o caogao.i生成預處理文件（其中==-E的意思是：從現(xiàn)在開始進行程序的翻譯，將預處理工作做完就停止==）

【問題】：為什么能夠在windows或者Linux上進行C/C++或者其他形式的開發(fā)呢？
我們的系統(tǒng)中一定要提前或者后續(xù)安裝上C/C++開發(fā)相關的頭文件，庫文件，C/C++開發(fā)環(huán)境不僅僅指的是vs、gcc、g++，更重要的是語言本身的頭文件和庫文件（安裝vs2019、vs2022等，選擇了對應的開發(fā)包，同步也在下載C的頭文件和庫文件，所以編譯器不用#include </usr/include/stdio.h>,因為編譯器已經(jīng)知道了頭文件的默認路徑，所以直接使用#include <stdio.h>即可）

• **ls /usr/include/**查看Linux中的頭文件，/usr/include/是gcc或者g++搜索頭文件時默認的路徑
  
  用vim打開頭文件：
  
  
• gcc -E caogao.c -o caogao.i -DDEBUG可以直接使用gcc指令來定義宏DEBUG（編譯器具有直接修改代碼的能力）
  
• 預處理過后還是C語言

編譯（生成匯編）

1. 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,以確定代碼的實際要做的工作,在檢查
2. 無誤后,gcc 把代碼翻譯成匯編語言。
3. 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,生成匯編代碼。
4. 實例: gcc –S hello.i –o hello.s

• gcc -S caogao.c -o caogao.s生成對應的匯編文件（其中-S的意思是：從現(xiàn)在開始進行程序的翻譯，將編譯工作做完就停下來）
  

匯編（將匯編語言變成機器可識別代碼（二進制文件））

1. 匯編階段是把編譯階段生成的“.s”文件轉(zhuǎn)成目標文件
2. 讀者在此可使用選項“-c”就可看到匯編代碼已轉(zhuǎn)化為“.o”的二進制目標代碼了
3. 實例: gcc –c hello.s –o hello.o

• gcc -c caogao.s -o caogao.o 將匯編語言變成二進制文件（-c的意思是：從現(xiàn)在開始進行程序的翻譯，將匯編工作做完就停下來）
  
• 其中生成的.o文件我們稱為可重定位目標二進制文件。簡稱目標文件（.obj文件）雖然已經(jīng)是二進制，但是并不能獨立執(zhí)行，還需要經(jīng)過鏈接，有可執(zhí)行權限但是沒有可執(zhí)行能力。
  

由于是二進制文件，所以用vim（文本編輯器，只能識別文本）打開時會出現(xiàn)亂碼

• od caogao.o用od（二進制查看工具）來查看二進制文件
  

鏈接（生成可執(zhí)行文件或庫文件）

1. 在成功編譯之后,就進入了鏈接階段。
2. 實例: gcc hello.o –o hello

• gcc caogao.o -o caogao.exe進行鏈接，生成可執(zhí)行文件（將可重定位目標二進制文件，和庫進行鏈接形成可執(zhí)行程序）
  

函數(shù)庫

我們的C程序中，并沒有定義“printf”的函數(shù)實現(xiàn),且在預編譯中包含的“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“printf”函數(shù)的呢?
最后的答案是:系統(tǒng)把這些函數(shù)實現(xiàn)都被做到名為 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 庫函數(shù)中去,這樣就能實現(xiàn)函數(shù)“printf”了,而這也就是鏈接的作用

C語言標準庫給我們提供方法的實現(xiàn)，庫的本質(zhì)是一個文件，存在路徑

• Linux下: .so（動態(tài)庫） .a（靜態(tài)庫）
• Windows：.dll（動態(tài)庫） .lib（靜態(tài)庫）
  庫也有自己的命名規(guī)則：libname .so.XXX (name是庫真正的名字)

默認機器上安裝了動態(tài)庫，默認沒有安裝靜態(tài)庫

方法的實現(xiàn)在庫中，庫其實是把.c文件（源文件），經(jīng)過一定的翻譯，然后打包——只給你提供一個文件即可，不用提供太多的源文件，也可以達到隱藏源文件的目的。

• 在編譯器使用靜態(tài)庫進行靜態(tài)鏈接的時候，會將自己的方法拷貝到目標程序中，該程序以后不用再依賴靜態(tài)庫！
• 動態(tài)庫不能缺失，一旦對應的動態(tài)庫缺失，影響的不止一個程序，可能導致很多程序都無法進行正常運行！
  在Linux中，編譯形成的可執(zhí)行程序默認采用的就是動態(tài)鏈接——要求系統(tǒng)提供動態(tài)庫

【-static選項】：

• gcc caogao.c -o caogao_static -static采用靜態(tài)鏈接進行編譯可執(zhí)行程序
  
  采用靜態(tài)鏈接進行編譯的可執(zhí)行程序明顯比采用動態(tài)鏈接進行編譯的可執(zhí)行程序要大

靜態(tài)鏈接：

動態(tài)鏈接：

• 在Linux中，編譯形成可執(zhí)行程序，默認采用的就是動態(tài)鏈接——需要動態(tài)庫
• 在Linux系統(tǒng)中，如果要按照靜態(tài)鏈接的方式，進行形成可執(zhí)行程序，需要添加-static選項——需要靜態(tài)庫

一般Linux服務器上默認裝了動態(tài)庫而沒有裝靜態(tài)庫，無論是C還是C++。

附：如何在Linux服務器上安裝靜態(tài)庫？
安裝C語言靜態(tài)庫：
輸入指令：(sudo) yum install -y glibc-static

安裝C++靜態(tài)庫：
輸入指令：(sudo) yum install -y libstdc+±static

【問題】

• 如果我們沒有靜態(tài)庫，但是我們就是要用-static進行靜態(tài)鏈接可以嗎？【不行】
• 如果我們沒有動態(tài)庫，只有靜態(tài)庫，而且gcc能找到，可以進行編譯嗎？【可以】gcc默認優(yōu)先動態(tài)鏈接，-static的本質(zhì)是改變優(yōu)先級
• 所以可執(zhí)行程序不一定全部都是動態(tài)鏈接或者靜態(tài)鏈接，可能是混合的。但是如果我們加了-static就會默認將所有的鏈接要求全部變成靜態(tài)鏈接，-static只適配一次

file指令（直接查看程序）

動態(tài)庫vs靜態(tài)庫

• 動態(tài)庫因為是共享庫，有效地節(jié)省資源（磁盤空間，內(nèi)存空間，網(wǎng)絡空間等）【優(yōu)】動態(tài)庫一旦缺失，導致各個程序都無法運行【缺點】
• 靜態(tài)庫，不依賴庫，程序可以獨立運行【優(yōu)點】，體積大，比較消耗資源【缺點】

debug（開發(fā)版）&&release（發(fā)布版）

• 發(fā)布debug：

1. 可以被追蹤調(diào)試
2. 形成可執(zhí)行程序的時候，添加了debug信息（比release版本要大）
   

• readelf -S caogao1_d將我們的可執(zhí)行程序按照空間布局情況和數(shù)據(jù)區(qū)以段的形式呈現(xiàn)
  

查看可執(zhí)行程序是不是debug版本：

• readelf -S caogao.exe | grep -i debug過濾一下debug信息發(fā)現(xiàn)沒有
  

• readelf -S caogao1_d | grep -I debug caogao1_d存在debug信息
  

補充：形成可執(zhí)行的程序時并不是無序的二進制，而是有自己的格式（ELF格式）

之后可以通過《程序員的自我修養(yǎng)》、《深入理解計算機系統(tǒng)》加深了解。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-489821.html

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