Gcc編譯鏈接及常用選項總結

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前言

GNU CC（簡稱Gcc）是GNU項目中符合ANSI C標準的編譯系統，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等多種語言，而且Gcc又是一個交叉平臺編譯器，它能夠在當前CPU平臺上爲多種不同體系結構的硬件平臺開發軟件。本章中的示例均採用Gcc版本爲4.8.2。

Gcc編譯鏈接流程

Gcc編譯鏈接流程分爲四個步驟:

預處理(Pre-Processsing)
編譯(Compiling)
彙編(Assembling)
鏈接(Linking)

Gcc指令的一般格式爲：

gcc [option1] compile-files [option2] object-files

其中目標文件可缺省，Gcc默認生成的可執行文件命名爲:編譯文件名.out

下面以簡單的hello world程序爲例說明Gcc編譯的四個過程：

#include <stdio.h>

void main(int argc, char* argv[])

{

printf("hello world");

return;

}

預處理過程

option1 爲-E,生成的目標文件爲.i(c)或.ii(c++)後綴的經過預處理的編譯輸入文件,Gcc指令爲：

tly@ubuntu ~> gcc -E test.c -o test.i

生成的預編譯文件內容爲：

# 1 "test.c"

# 1 "<command-line>"

# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4

# 1 "<command-line>" 2

# 1 "test.c"

# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4

# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4

# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4

# 374 "/usr/include/features.h" 3 4

# 1 "/usr/include/i386-linux-gnu/sys/cdefs.h" 1 3 4

... 省略

...

extern char *ctermid (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));

# 913 "/usr/include/stdio.h" 3 4

extern void flockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));

extern int ftrylockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;

extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));

# 943 "/usr/include/stdio.h" 3 4

# 2 "test.c" 2

void main(int argc, char* argv[])

{

printf("hello world");

return;

}

Gcc預處理過程把<stdio.h>的內容插入到hello.i文件中了

編譯

option1 爲-S,生成的目標文件爲.s或.S後綴的經過編譯但是沒有彙編過的彙編文件,Gcc編譯過程首先要檢查代碼的規範性、是否有語法錯誤等，以確定代碼的實際要做的工作，在檢查無誤後，Gcc把代碼翻譯成彙編語言Gcc指令爲：

tly@ubuntu ~> gcc -S test.i -o test.s

生成的編譯之後的彙編文件內容爲：

.file "test.c"

.section .rodata

.LC0:

.string "hello world"

.text

.globl main

.type main, @function

main:

.LFB0:

.cfi_startproc

pushl %ebp

.cfi_def_cfa_offset 8

.cfi_offset 5, -8

movl %esp, %ebp

.cfi_def_cfa_register 5

andl $-16, %esp

subl $16, %esp

movl $.LC0, (%esp)

call printf

nop

leave

.cfi_restore 5

.cfi_def_cfa 4, 4

ret

.cfi_endproc

.LFE0:

.size main, .-main

.ident "GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2"

.section .note.GNU-stack,"",@progbits

Gcc編譯過程已經將其轉化爲彙編語言了

彙編

option1 爲-c，生成的目標文件爲以.o爲後綴的二進制目標代碼文件，Gcc指令爲：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.s -o test.o

生成的彙編之後的目標文件內容爲：

^?ELF^A^A^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^C^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^X^A^@^@^@^@^@^@4^@^@^@^@^@(^@^M^@

^@U<89>å<83>äð<83>ì^PÇ^D$^@^@^@^@èüÿÿÿ<90>ÉÃhello world^@^@GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2^@^@^@^@^T^@^@^@^@^@^@^@^AzR^@^A|^H^A^[^L^D^D<88>^A^@^@^\^@^@^@^\^@^@^@^@^@^@^@^X^@^@^@^@A^N^H<85>^BB^M^ETÅ^L^D^D^@^@^@.symtab^@.strtab^@.shstrtab^@.rel.text^@.data^@.bss^@.rodata^@.comment^@.note.GNU-stack^@.rel.eh_frame^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^_^@^@^@^A^@^@^@^F^@^@^@^@^@^@^@4^@^@^@^X^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@^[^@^@^@ ^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@ä^C^@^@^P^@^@^@^K^@^@^@^A^@^@^@^D^@^@^@^H^@^@^@%^@^@^@^A^@^@^@^C^@^@^@^@^@^@^@L^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@+^@^@^@^H^@^@^@^C^@^@^@^@^@^@^@L^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@0^@^@^@^A^@^@^@^B^@^@^@^@^@^@^@L^@^@^@^L^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@8^@^@^@^A^@^@^@0^@^@^@^@^@^@^@X^@^@^@%^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^A^@^@^@A^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@}^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@U^@^@^@^A^@^@^@^B^@^@^@^@^@^@^@<80>^@^@^@8^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^D^@^@^@^@^@^@^@Q^@^@^@ ^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@ô^C^@^@^H^@^@^@^K^@^@^@^H^@^@^@^D^@^@^@^H^@^@^@^Q^@^@^@^C^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@¸^@^@^@_^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^B^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@ ^C^@^@°^@^@^@^L^@^@^@ ^@^@^@^D^@^@^@^P^@^@^@ ^@^@^@^C^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@Ð^C^@^@^T^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^D^@ñÿ^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^A^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^C^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^D^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^E^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^G^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^H^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^C^@^F^@^H^@^@^@^@^@^@^@^X^@^@^@^R^@^A^@^M^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^@^P^@^@^@^@test.c^@main^@printf^@^L^@^@^@^A^E^@^@^Q^@^@^@^B

^@^@ ^@^@^@^B^B^@^@

Gcc彙編成的.o目標文件是亂碼，不過可以通過nm命令查看其符號表：

tly@ubuntu ~> nm test.o
00000000 T main
         U printf

鏈接

在成功編譯之後，就進入了鏈接階段，這個hello world小程序的鏈接過程主要是查找包含的stdio.h頭文件的printf()函數的實現（因爲stdio.h頭文件只包含函數聲明)，這個函數實現是在libc.so.6的庫文件中。在沒有特別指定時，Gcc會到系統默認的搜索路徑/usr/lib下進行查找，也就是鏈接到libc.so.6庫函數中去，這樣就能實現函數printf()了，而這也就是鏈接的作用。

函數庫一般分爲靜態庫和動態庫兩種。
靜態庫:是指編譯鏈接時，把庫文件的代碼全部加入到可執行文件中，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。其後綴名一般爲.a(linux)或.lib(windows)。
動態庫: 與之相反，在編譯鏈接時並沒有把庫文件的代碼加入到可執行文件中，而是在程序執行時由運行時鏈接文件加載庫，這樣可以節省系統的開銷。動態庫一般爲.so(linux)或.dll(windows)，如前面所述的libc.so.6就是動態庫。
Gcc在編譯時默認使用動態庫

當然，也可以一次性使用-c選項，直接生成目標文件test.o,Gcc指令爲:

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o

完成了鏈接之後，Gcc就可以生成可執行文件test,Gcc指令爲:

tly@ubuntu ~> gcc test.o -o test

運行該可執行文件test：

tly@ubuntu ~> ./test
hello world⏎

Gcc編譯選項分析

Gcc有超過100個的可用選項，一般主要包括以下五種類型選項：

總體選項
告警和出錯選項
優化選項
體系結構相關選項

總體選項

選項名	選項意義
-E	只是編譯不彙編，生成彙編代碼.s
-S	只進行預編譯生成.i，不做其他處理
-c	只是編譯不鏈接，生成目標文件.o
-g	在可執行程序中包含標準調試信息
-o file	把輸出文件輸出到file裏
-v	打印出編譯器內部編譯各過程的命令行信息和編譯器的版本
-I dir	在頭文件的搜索路徑列表中添加dir目錄
-L dir	在庫文件的搜索路徑列表中添加dir目錄
-static	鏈接靜態庫
-llibrary	鏈接名爲library的庫文件庫

對於-I dir選項可在頭文件的搜索路徑列表中添加dir目錄。由於Linux中頭文件都默認放到了/usr/include/目錄下，因此，當用戶希望添加放置在其他位置的頭文件時，就可以通過-I dir選項來指定(-L dir類似)，這樣，Gcc就會到相應的位置查找對應的目錄
<>表示在標準路徑中搜索頭文件，“ ”表示在本目錄中搜索，如果把自定義的頭文件#include<my.h>改爲#include “my.h”，就不需要加上“-I”選項了
-I dir和-L dir都只是指定了路徑，而沒有指定文件，因此不能在路徑中包含文件名

對於-llibrary選項，省去了前綴lib,它實際上是指示Gcc去連接庫文件liblibrary.so。由於在Linux下的庫文件命名時有一個規定：必須以lib三個字母開頭。因此在用-l選項指定鏈接的庫文件名時可以省去lib三個字母。也就是說Gcc在對-llibrary進行處理時，會自動去鏈接名爲liblibrary.so的文件

告警和出錯選項

選項名	選項意義
-ansi	支持符合ANSI標準的C程序
-pedantic	允許發出ANSI C標準所列的全部警告信息
-pedantic-error	允許發出ANSI C標準所列的全部錯誤信息
-w	關閉所有告警
-Wall	允許發出Gcc提供的所有有用的報警信息

修改上述的helloworld測試程序爲：

#include <stdio.h>

void main(int argc, char* argv[])

{

long long tmp; // 增加非ANSI-C類型long long 未使用的臨時變量tmp

printf("hello world");

return 0; // 返回錯誤類型int

}

1.默認無告警和出錯選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
   return 0;
   ^

只識別了main的錯誤返回類型int

2.增加-ansi選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -ansi
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
   return 0;
   ^

只識別了main的錯誤返回類型int

3.增加-pedantic選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -pedantic
test.c:2:6: warning: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
 void main(int argc, char* argv[])
      ^
test.c: In function ‘main’:
test.c:4:8: warning: ISO C90 does not support ‘long long’ [-Wlong-long]
   long long tmp;
        ^
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
   return 0;
   ^

識別了main的錯誤返回類型int 和 long long 非 ISO C90 支持類型

4.增加-pedantic-errors選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -pedantic-errors 
test.c:2:6: error: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
 void main(int argc, char* argv[])
      ^
test.c: In function ‘main’:
test.c:4:8: error: ISO C90 does not support ‘long long’ [-Wlong-long]
   long long tmp;
        ^
test.c:6:3: error: ‘return’ with a value, in function returning void
   return 0;
   ^

識別了main的錯誤返回類型int 和 long long 非 ISO C90 支持類型

5.增加-w選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -w

屏蔽了告警和出錯信息

6.增加-Wall選項情況：

tly@ubuntu ~> gcc -c test.c -o test.o -Wall
test.c:2:6: warning: return type of ‘main’ is not ‘int’ [-Wmain]
 void main(int argc, char* argv[])
      ^
test.c: In function ‘main’:
test.c:6:3: warning: ‘return’ with a value, in function returning void [enabled by default]
   return 0;
   ^
test.c:4:13: warning: unused variable ‘tmp’ [-Wunused-variable]
   long long tmp;
             ^

識別了main的錯誤返回類型int 和臨時變量tmp未使用的告警信息

優化選項

選項名	選項意義
-On	n是一個代表優化級別的整數,典型的範圍是從0變化到2或3

不同的優化級別對應不同的優化處理工作。
-O 提供基礎級別的優化
-O2 提供更加高級的代碼優化,會佔用更長的編譯時間
-O3 提供最高級的代碼優化
進行調試的時候，最好關閉編譯優化，否則程序自動優化，執行的步驟可能有變化

體系結構相關選項

選項名	選項意義
-mcpu=type	對不同的CPU使用相應的CPU指令。可選擇的有i386、i486、pentium等
-mieee-fp	使用IEEE標準進行浮點數的比較
-mno-ieee-fp	不使用IEEE標準進行浮點數的比較
-msoft-float	輸出包含浮點庫調用的目標代碼
-mshort	把int類型作爲16位處理，相當於short int
-mrtd	將函數參數個數固定的函數用ret NUM返回，節省調用函數的一條指令

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Gcc編譯鏈接及常用選項總結

前言

Gcc編譯鏈接流程

預處理過程

編譯

彙編

鏈接

Gcc編譯選項分析

總體選項

告警和出錯選項

優化選項

體系結構相關選項

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