前言 ：
?在前面的文章里給大家介紹了vim的使用方法，學(xué)會了vim之后就可以進(jìn)行代碼的編寫工作，但vim僅僅只是一款文本編輯器，要想讓我們的代碼運(yùn)行起來，還需要使用今天給大家介紹的編譯工具：gcc/g++。其中g(shù)cc是針對C語言的編譯器，g++是針對C++的編譯器，他倆在使用形式上是相同的，所以今天主要以gcc為主，給大家介紹一下它們的使用方法，讓大家快速上手。
?編譯主要分為預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接四個(gè)過程，下面將結(jié)合這四個(gè)具體過程，來介紹gcc的使用，同時(shí)會穿插介紹一些提升我們內(nèi)功的邊緣知識。

一、預(yù)處理

• 預(yù)處理的主要功能主要包括宏替換、頭文件展開、條件編譯、去注釋等。
• 預(yù)處理指令都是以#開頭的代碼行。
• 指令：gcc -E test.c -o test.i
• -E：讓gcc在預(yù)處理結(jié)束后停止編譯過程。
• -o：將當(dāng)前編譯結(jié)果寫入到test.i文件中，.i文件為經(jīng)過預(yù)處理的C源程序（注意：此時(shí)還是源程序）。

1.1 頭文件展開

?頭文件展開，就是把頭文件中的內(nèi)容拷貝到當(dāng)前的源代碼中，這就意味著，在編譯之前，系統(tǒng)中必須得有這個(gè)頭文件，那我怎么知道系統(tǒng)中有沒有呢？其實(shí)完全不用擔(dān)心，頭文件屬于開發(fā)環(huán)境的一部i分，在Windows環(huán)境中，我們使用的vs、dev等都叫做集成開發(fā)環(huán)境，集代碼編寫、編譯于一體，我們在下載這些工具的時(shí)候，會選擇一個(gè)開發(fā)包，這其實(shí)就是下載C有關(guān)的頭文件和庫文件。而Linux環(huán)境是專門供程序員使用的，所以在大多數(shù)Linux環(huán)境下，與開發(fā)環(huán)境有關(guān)的東西，如：代碼編輯器、代碼編譯器、頭文件/庫文件等，都已經(jīng)提前幫我們準(zhǔn)備好了，我們可以直接開始寫代碼。
?/usr/include/目錄是Linux下gcc/g++頭文件的默認(rèn)搜索路徑，該路徑下有許多和開發(fā)相關(guān)的頭文件。

1.2 條件編譯

?條件編譯，在我們平時(shí)寫代碼時(shí)似乎很少出現(xiàn)，但是它的作用我們可千萬不能忽視。想必大家在下載一些軟件的時(shí)候，會出現(xiàn)社區(qū)版、專業(yè)版等，一般而言，社區(qū)版的軟件會比專業(yè)版的少一些功能。少的這些功能就是通過條件編譯裁剪掉的，如果沒有條件編譯，那針對每一個(gè)版本，廠商都需要寫一份對應(yīng)的代碼，那在維護(hù)的時(shí)候就非常麻煩，很可能會出現(xiàn)對社區(qū)版的修改了，而對專業(yè)版的沒改。但是有了條件編譯，廠商從始至終只需要維護(hù)一份代碼即可，對于社區(qū)版只要對專業(yè)版的代碼進(jìn)行條件編譯，裁剪掉相應(yīng)的功能即可。

小Tips：預(yù)處理后得到的.i文件任然是C語言，只不過和我們的源碼相比變得更干凈了而已。

二、編譯

• 在這個(gè)階段，gcc首先首先要檢查代碼的規(guī)范性，是否有語法錯(cuò)誤，以確定代碼實(shí)際要做的工作，在檢查無誤后，gcc把代碼翻譯成匯編語言。
• 指令：gcc -S test.i -o test.s

三、匯編

• 匯編階段是把編譯生成的.s文件中的匯編指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以識別的二進(jìn)制，這個(gè)二進(jìn)制文件也被叫做可重定位目標(biāo)二進(jìn)制文件，簡稱目標(biāo)文件。
• 指令：gcc -c test.s -o test.o

四、鏈接

• 鏈接階段是將目標(biāo)文件和庫文件進(jìn)行鏈接，形成可執(zhí)行程序
• 指令：gcc test.o -o mytest

?有時(shí)候，我們會在程序當(dāng)中引用、調(diào)用其他的外部子程序，或者是利用其他軟件提供的函數(shù)功能，這個(gè)時(shí)候，我們就必須要在編譯過程中將該函數(shù)庫加進(jìn)去，如此一來，編譯器就可以將所有的程序代碼與函數(shù)庫做一個(gè)鏈接，以生成正確的執(zhí)行文件。

4.1 什么是庫?

?上面提到了庫和庫函數(shù)的概念。舉個(gè)簡單例子：大家在最開始學(xué)習(xí)C語言的時(shí)候，一定用過printf函數(shù)，來向顯示器上打印一串字符，當(dāng)時(shí)我們只知道，只要在我們代碼的開頭寫上一句#include <stdio.h>，printf就能使用了?，F(xiàn)在我們知道stdio.h是一個(gè)頭文件，里面放的都是一些聲明，因?yàn)檫@個(gè)頭文件里有printf函數(shù)的聲明，所以包上它后，我們就能去使用printf這個(gè)函數(shù)。printf的具體實(shí)現(xiàn)方法其實(shí)是放在庫中的，可以這么說：庫給我們提供方法的實(shí)現(xiàn)，庫其實(shí)就是把源文件，經(jīng)過一定的翻譯，然后打包，只給用戶提供一個(gè)文件，不用給我們提供太多的源文件，也可以達(dá)到隱藏源文件的目的，同時(shí)，庫也避免了程序員自己去造輪子。所以這里的printf就是我們所說的庫函數(shù)。鏈接階段就是把我們寫的源代碼編譯得到的目標(biāo)文件與庫進(jìn)行鏈接，因?yàn)槲覀冇玫氖荂語言，所以默認(rèn)鏈接的是C語言標(biāo)準(zhǔn)庫。庫本質(zhì)上是一個(gè)文件，存在系統(tǒng)的特定目錄下。絕大多數(shù)的函數(shù)庫都放在/usr/lib、/lib目錄下。

?上圖展示的libc.so.6就是C語言的標(biāo)準(zhǔn)庫。

4.2 庫的分類

?庫分為兩類：動態(tài)庫和靜態(tài)庫。其中Linux環(huán)境下，動態(tài)庫的后綴是.so，靜態(tài)庫的后綴是.a。在Windows環(huán)境下，動態(tài)庫的后綴是.dll，靜態(tài)庫的后綴是.lib。所有的庫文件，都遵守相同的命名規(guī)則，即：libname.后綴.xxx。
小Tips：gcc編譯器會默認(rèn)找到C的標(biāo)準(zhǔn)庫，它會把我們寫的源代碼經(jīng)過編譯得到的目標(biāo)文件與庫文件進(jìn)行鏈接。這也是為什么gcc不能去編譯C++的源文件，因?yàn)間cc默認(rèn)找的是C的標(biāo)準(zhǔn)庫，它找不到C++的庫。

4.3 目標(biāo)文件和庫是如何鏈接的？

?總體上，鏈接分為兩類：動態(tài)鏈接和靜態(tài)鏈接。

4.3.1 動態(tài)鏈接

?將目標(biāo)文件與動態(tài)庫進(jìn)行鏈接，就叫做動態(tài)鏈接。動態(tài)庫就像是一個(gè)網(wǎng)吧，任何人想上網(wǎng)了，都可以去到這個(gè)網(wǎng)吧里。即：動態(tài)庫是被所有程序所共享的，一般也被叫做共享庫。這意味著，動態(tài)庫只需要一個(gè)就夠了，它可以滿足所有程序的需求。
?動態(tài)庫共享的特點(diǎn)，導(dǎo)致動態(tài)庫不能丟失，就像網(wǎng)吧被查封了，人們就不能去上網(wǎng)一樣。一旦對應(yīng)的動態(tài)庫丟失，影響的不只是一個(gè)程序，可能會導(dǎo)致多個(gè)程序都無法正常運(yùn)行。

• 指令ldd 可執(zhí)行程序，可以查看一個(gè)可執(zhí)行程序所依賴的動態(tài)庫。

?Linux中，編譯形成可執(zhí)行程序，優(yōu)先采用動態(tài)鏈接。

4.3.2 靜態(tài)鏈接

?將目標(biāo)文件與靜態(tài)庫進(jìn)行鏈接，就叫做靜態(tài)鏈接。靜態(tài)庫就像電腦商城，當(dāng)有人有上網(wǎng)需求時(shí)，會到電腦商城去買一臺專屬的電腦，只供自己使用。在編譯器使用靜態(tài)庫進(jìn)行靜態(tài)鏈接的時(shí)候，會將自己的方法拷貝到目標(biāo)程序中，該程序以后不再依賴靜態(tài)庫。

• gcc test.c -o mytest-static -static
• 其中-static表示執(zhí)行靜態(tài)鏈接，前提是有靜態(tài)庫。
• yum install -y glibc-static：安裝C靜態(tài)庫

?gcc默認(rèn)優(yōu)先使用動態(tài)庫，如果我們沒有動態(tài)庫，只有靜態(tài)庫，也是可以的，-static的本質(zhì)就是改變優(yōu)先級。鏈接的過程，不一定是純的全是動態(tài)鏈接或者靜態(tài)鏈接，二者可以同時(shí)出現(xiàn)，但是如果加了-static選項(xiàng)，那么會把所有的鏈接都變成靜態(tài)鏈接。

• file mytest：查看mytest這個(gè)可執(zhí)行程序采用的是什么鏈接。

4.4 動靜態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)對比

五、Debug&&release

?Debug是開發(fā)者模式，而用戶最終使用的是release。Debug模式下的代碼，可以被追蹤、調(diào)試，因?yàn)樵贒ebug模式下形成的可執(zhí)行程序，里面添加了debug信息。這意味著，以Debug模式下得到的可執(zhí)行程序，一定比release模式下得到的可執(zhí)行程序要大。
?gcc編譯器，默認(rèn)是以release的模式編譯得到可執(zhí)行程序，要在Debug模式下，編譯得到可執(zhí)行程序，需要加-g選項(xiàng)，如下：

• gcc test.c -o mytest-Debug -g

• readelf -S mytest：把對應(yīng)的可執(zhí)行程序以段的形式讀取出來。
• readelf -S mytest-Debug | grep debug：篩選出與Debug有關(guān)的段。

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