Gcc 编译器

Summary: Author: 张亚飞 | 阅读时间: 3 minute read | Published: 2017-06-21
Filed under Categories: Gcc G++Tags: Gcc, G++, GDB,

Linux动态库相关知识整理


用GDB调试程序

一般来说GDB主要调试的是C/C++的程序.要调试C/C++的程序,首先在编译时,我们必须要把调试信息加到可执行文件中.使用编译器(cc/gcc/g++)的 -g 参数可以做到这一点.如:

$gcc -g -Wall hello.c -o hello
$g++ -g -Wall hello.cpp -o hello

如果没有-g,你将看不见程序的函数名. 变量名,所代替的全是运行时的内存地址.当你用-g把调试信息加入之后,并成功编译目标代码以后,让我们来看看如何用gdb来调试他.

参考 用GDB调试程序


浅谈编译器gcc. g++之异同

编译阶段是相同的,链接阶段g++默认链接c++库,gcc没有. 所以一般情况下用gcc编译c文件,用g++编译cpp文件. 但是也可以用gcc编译cpp文件,但后面需要加一个选项 -lstdc++ ,作用是链接c++库 还可以用g++编译c文件

浅谈一下编译器g++和gcc之间的区别,和gcc经过几个阶段可以将源程序编译链接成可执行文件.

一. 首先说明一点,g++和gcc都是GNU组织发布的编译器,两者存在不同,这里分成三中文件说明 一种扩展名为.c的文件,gcc会把他当成c程序来处理,而g++会把他当成c++程序处理; 二种文件扩展名为.c++,两者都会当成C++程序处理; 第三种文件扩展名为.cpp,在编译阶段,其实gcc和g++都是相同的,都使用的是gcc来进行处理,但是当进入链接阶段的时候,gcc无法自动链接C++的函数库,要想链接C++函数库,必须手动操作,命令为

gcc hello.cpp -lstdc++ -o hello

而g++则会自动链接C++的函数库,为了方便起见,对于.cpp的文件就直接使用g++来进行编译和连接,省去了使用gcc进行编译的阶段,从而使得有些人感觉对于.cpp文件的处理么有gcc什么事儿,其实不然,编译阶段g++还是使用了gcc进行编译. 二. 再来解释一下gcc是经过几个阶段完成编译链接生成可执行文件的. 以简单的hello.c程序为例来解释该问题

#include<stdio.h>
int main(int argc,char *argv)
{
    printf("hello\n");
    return 0;
}
  1. 预处理阶段 一段程序中通常会包含宏定义和头文件包含,预处理阶段就是对这两者进行处理,同时包括了语法检查,该阶段的命令为
gcc -E hello.c -o hello.i

生成一个hello.i文件.文件hello.i文件特别大,是因为程序将头文件进行了替换,导致文件大的现象,所以在实际编程过程中,如果用不到的头文件就不需要包含在程序中,否则会造成时间和空间的浪费. 2. 生成汇编文件 对预处理文件进行汇编生成汇编文件,该命令为:

gcc -S(大写) hello.i -o hello.s
  1. 由汇编文件生成目标文件(.o文件) 对汇编文件进一步进行处理,使每个源程序都会生成一个目标文件,扩展名为.o,该命令为
gcc -c hello.s -o hello.o
  1. 链接目标文件和库函数文件,生成可执行文件 在链接阶段,需要将目标文件和库函数文件相链接,这里包括静态库和动态库,生成最终的可执行文件.该命令为:
gcc hello.o -o hello
  1. 可以运行可执行文件hello 三. 如何使用g++编译动态库\静态库?如何使用g++连接非标准库和应用程序? 什么是库呢?简单的说库就是一组已经写好了的函数和变量. 是经过编译了的代码,为了提高开发的效率和运行的效率而设计的. 库可以分为静态库和动态库(共享库)两类,在linux系统中静态库的扩展名为.a,动态库的扩展名是.so 静态库是在每个程序进行链接的时候将库在目标程序中进行一次拷贝,当目标程序生成的时候,程序可以脱离库文件单独运行,换言之原来的文件即使删除程序还是会正常工作. 共享库可以被多个应用程序共享,实在程序运行的时候进行动态的加载,因此对于每个应用程序来说,即使不再使用某个共享库,也不应该将其删除,因为其他的引用程序可能需要这个库.

gcc and g++ 分别是gnu的c & c++编译器 gcc/g++在执行编译工作的时候,总共需要4步

1.预处理,生成.i的文件[预处理器cpp] 2.将预处理后的文件转换成汇编语言,生成文件.s[编译器egcs] 3.由汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件[汇编器as] 4.连接目标代码,生成可执行程序[链接器ld]

  • [参数详解]
-x language filename

设定文件所使用的语言,使后缀名无效,对以后的多个有效.也就是根据约定C语言的后缀名称是.c的,而C++的后缀名是.C或者.cpp,如果你很个性,决定你的C代码文件的后缀名是.pig 哈哈,那你就要用这个参数,这个参数对他后面的文件名都起作用,除非到了下一个参数的使用. 可以使用的参数吗有下面的这些

`c', `objective-c', `c-header', `c++', `cpp-output', `assembler', and `assembler-with-cpp'.

例子用法:

gcc -x c hello.pig

参数详解

-x none filename
  关掉上一个选项,也就是让gcc根据文件名后缀,自动识别文件类型
  例子用法:
  gcc -x c hello.pig -x none hello2.c
  
-c
  只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件
  例子用法:
  gcc -c hello.c
  他将生成.o的obj文件
-S
  只激活预处理和编译,就是指把文件编译成为汇编代码.
  例子用法
  gcc -S hello.c
  他将生成.s的汇编代码,你可以用文本编辑器察看
-E
  只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面.
  例子用法:
  gcc -E hello.c > pianoapan.txt
  gcc -E hello.c | more
  慢慢看吧,一个hello word 也要与处理成800行的代码
-o
  制定目标名称,缺省的时候,gcc 编译出来的文件是a.out,很难听,如果你和我有同感,改掉它,哈哈
  例子用法
  gcc -o hello.exe hello.c (哦,windows用习惯了)
  gcc -o hello.asm -S hello.c
-pipe
  使用管道代替编译中临时文件,在使用非gnu汇编工具的时候,可能有些问题
  gcc -pipe -o hello.exe hello.c
-ansi
  关闭gnu c中与ansi c不兼容的特性,激活ansi c的专有特性(包括禁止一些asm inline typeof关键字,以及UNIX,vax等预处理宏,
-fno-asm
  此选项实现ansi选项的功能的一部分,它禁止将asm,inline和typeof用作关键字.     
-fno-strict-prototype
  只对g++起作用,使用这个选项,g++将对不带参数的函数,都认为是没有显式的对参数的个数和类型说明,而不是没有参数.
  而gcc无论是否使用这个参数,都将对没有带参数的函数,认为城没有显式说明的类型
  
-fthis-is-varialble
  就是向传统c++看齐,可以使用this当一般变量使用.
  
-fcond-mismatch
  允许条件表达式的第二和第三参数类型不匹配,表达式的值将为void类型
  
-funsigned-char
-fno-signed-char
-fsigned-char
-fno-unsigned-char
  这四个参数是对char类型进行设置,决定将char类型设置成unsigned char(前两个参数)或者 signed char(后两个参数)
  
-include file
  包含某个代码,简单来说,就是便以某个文件,需要另一个文件的时候,就可以用它设定,功能就相当于在代码中使用#include<filename>
  例子用法:
  gcc hello.c -include /root/pianopan.h
  
-imacros file
  将file文件的宏,扩展到gcc/g++的输入文件,宏定义本身并不出现在输入文件中
  
-Dmacro
  相当于C语言中的#define macro
  
-Dmacro=defn
  相当于C语言中的#define macro=defn
  
-Umacro
  相当于C语言中的#undef macro
-undef
  取消对任何非标准宏的定义
  
-Idir
  在你是用#include"file"的时候,gcc/g++会先在当前目录查找你所制定的头文件,如果没有找到,他回到缺省的头文件目录找,如果使用-I制定了目录,他
  回先在你所制定的目录查找,然后再按常规的顺序去找.
  对于#include<file>,gcc/g++会到-I制定的目录查找,查找不到,然后将到系统的缺省的头文件目录查找
  
-I-
  就是取消前一个参数的功能,所以一般在-Idir之后使用
  
-idirafter dir
  在-I的目录里面查找失败,讲到这个目录里面查找.
  
-iprefix prefix
-iwithprefix dir
  一般一起使用,当-I的目录查找失败,会到prefix+dir下查找
  
-nostdinc
  使编译器不再系统缺省的头文件目录里面找头文件,一般和-I联合使用,明确限定头文件的位置
  
-nostdin C++
  规定不在g++指定的标准路经中搜索,但仍在其他路径中搜索,.此选项在创libg++库使用
  
-C
  在预处理的时候,不删除注释信息,一般和-E使用,有时候分析程序,用这个很方便的
  
-M
  生成文件关联的信息.包含目标文件所依赖的所有源代码你可以用gcc -M hello.c来测试一下,很简单.
  
-MM
  和上面的那个一样,但是它将忽略由#include<file>造成的依赖关系.
  
-MD
  和-M相同,但是输出将导入到.d的文件里面
  
-MMD
  和-MM相同,但是输出将导入到.d的文件里面
  
-Wa,option
  此选项传递option给汇编程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会汇编程序
  
-Wl.option
  此选项传递option给连接程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会连接程序.
  
-llibrary
  制定编译的时候使用的库
  例子用法
  gcc -lcurses hello.c
  使用ncurses库编译程序
  
-Ldir
  制定编译的时候,搜索库的路径.比如你自己的库,可以用它制定目录,不然
  编译器将只在标准库的目录找.这个dir就是目录的名称.
  
  编译器的优化选项的4个级别,-O0表示没有优化,-O1为缺省值,-O3优化级别最高     
-g
  只是编译器,在编译的时候,产生调试信息.
  
-gstabs
  此选项以stabs格式声称调试信息,但是不包括gdb调试信息.
  
-gstabs+
  此选项以stabs格式声称调试信息,并且包含仅供gdb使用的额外调试信息.
  
-ggdb
  此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息.
-static
  此选项将禁止使用动态库,所以,编译出来的东西,一般都很大,也不需要什么
动态连接库,就可以运行.
-share
  此选项将尽量使用动态库,所以生成文件比较小,但是需要系统由动态库.
-traditional
  试图让编译器支持传统的C语言特性

  • gcc 查看是否能搜到某库文件 apr-1
gcc -lapr-1 --verbose

C/C++ 头文件以及库的搜索路径

关键点:

  1. #include <…> 不会搜索当前目录
  2. 使用 -I 参数指定的头文件路径(优先级?)仅次于 搜索当前路径.
  3. gcc -E -v 可以输出头文件路径搜索过程

C++编译时,教科书中写道:

#include "headfile.h" 优先在当前目录查找头文件;
#include < headfile.h >从系统默认路径查找头文件.

先前以为系统默认路径是环境变量$PATH指定的路径,在系统上一查,傻了眼:

$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/usr/local/mysql/bin:/data/home/coam/ServerShare/iTerm2/tests

全是 bin 目录,$PATH 是运行可执行文件时的搜索路径,与 include 头文件的搜索路径无关,可能不少人犯了我这样的错误.

头文件:

  • #include “headfile.h”

搜索顺序为:

  1. 先搜索当前目录
  2. 然后搜索 -I 指定的目录
  3. 再搜索 gcc 的环境变量 CPLUS_INCLUDE_PATH(C程序使用的是 C_INCLUDE_PATH)
  4. 最后搜索 gcc 的内定目录
/usr/include
/usr/local/include
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.1/include

各目录存在相同文件时,先找到哪个使用哪个.

  • #include
  1. 先搜索 -I 指定的目录
  2. 然后搜索 gcc 的环境变量 CPLUS_INCLUDE_PATH
  3. 最后搜索 gcc 的内定目录
/usr/include
/usr/local/include
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.1.1/include

与上面的相同,各目录存在相同文件时,先找到哪个使用哪个.这里要注意,#include<> 方式不会搜索当前目录!

这里要说下 include 的内定目录,它不是由 $PATH 环境变量指定的,而是由 g++ 的配置 prefix 指定的(知道它在安装 g++ 时可以指定,不知安装后如何修改的,可能是修改配置文件,需要时再研究下):

$ g++ -v
Using built-in specs.
Target: x86_64-redhat-linux
Configured with: ../configure --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --enable-shared --enable-threads=posix --enable-checking=release --with-system-zlib --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-libgcj-multifile --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++,java,fortran,ada --enable-java-awt=gtk --disable-dssi --enable-plugin --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.4.2-gcj-1.4.2.0/jre --with-cpu=generic --host=x86_64-redhat-linux
Thread model: posix
gcc version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-46)

在安装 g++ 时,指定了 prefix,那么内定搜索目录就是:

Prefix/include
Prefix/local/include
Prefix/lib/gcc/--host/--version/include

编译时可以通过 -nostdin c++ 选项屏蔽对内定目录搜索头文件.

库文件编译的时候:

  1. gcc 会去找 -L
  2. 再找 gcc 的环境变量 LIBRARY_PATH
  3. 再找内定目录 /lib/usr/lib/usr/local/lib 这是当初编译 gcc 时写在程序内的(不可配置的?)

运行时动态库的搜索路径:

动态库的搜索路径搜索的先后顺序是:

  1. 编译目标代码时指定的动态库搜索路径(这是通过gcc 的参数”-Wl,-rpath,“指定.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(当通过该环境变量指定多个动态库搜索路径时,路径之间用冒号”:“分隔)
  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;
  5. 默认的动态库搜索路径/usr/lib.

(应注意动态库搜寻路径并不包括当前文件夹,所以当即使可执行文件和其所需的so文件在同一文件夹,也会出现找不到so的问题,类同#include 不搜索当前目录)

Comments

  • 牧马人 says: 2019-09-10 21:05:47

    江山代有才人出,各领风骚数百年.

Cor-Ethan, the beverage → www.iirii.com