前言

介绍

GCC（英文全拼：GNU Compiler Collection）是 GNU 工具链的主要组成部分，是一套以 GPL 和 LGPL 许可证发布的程序语言编译器自由软件，由 Richard Stallman 于 1985 年开始开发。

GCC 原名为 GNU C语言编译器，因为它原本只能处理 C 语言，但如今的 GCC ，不仅可以编译 C、C++ 和 Objective-C，还可以通过不同的前端模块支持各种语言，包括 Java、Fortran、Ada、Pascal、Go 和 D 语言等等。

GCC支持多种硬件开发平台，还能进行跨平台交叉编译。此外，GCC是按模块化设计的，可以加入新语言和新CPU架构的支持。

GCC、gcc、g++三者之间的关系

gcc（GUN C Compiler）是GCC中的c编译器，而g++（GUN C++ Compiler）是GCC中的c++编译器。

gcc和g++两者都可以编译c和cpp文件，但存在差异。gcc在编译cpp时语法按照c来编译但默认不能链接到c++的库（gcc默认链接c库，g++默认链接c++库）。g++编译.c和.cpp文件都统一按cpp的语法规则来编译。所以一般编译c用gcc，编译c++用g++。

安装

linux

只需要一行指令

1
2
sudo apt install gcc
sudo apt install g++

windows

可以使用 mingw 来安装 gnuc 的工具

mingw

下载压缩包之后，解压到软件的位置，然后再添加系统环境变量

gcc编译指令参数 gcc [option] file

  1. -o 用于指定编译之后的文件名称
  2. -g 在可执行文件中加入源码信息供gdb调试使用，但是并不是把整个源文件嵌入到可执行文件中，而是几条机器码对应几行源代码
  3. -c 只生成目标文件 .o 文件
  4. -Wall 通常gcc不会提示一些不重要的警告，加上之后会提示所有警告

  5. -O 编译优化等级
    gcc 编译有 -O0, -O1, -O2, -O3, -Os, -Ofast, -Og 等几个优化等级，对于前几个来说，随着数字变大，代码的优化程度也越高，但是某种程度上来说是牺牲可调试性能作为代价的，当然有些代码部分是不能进行优化的

    • -O0 默认优化等级，实质上没有任何优化
    • -O1 最基本优化，短时间内生成可执行文件，主要对代码的分支，常量以及表达式进行优化
    • -O2 相对于-O1来说，增加了编译时间的基础上，提高了生成代码的执行效率
    • -Os 在-O2的基础上，去掉了导致最终可执行程序增大的优化，可以生成执行效率较高并且更小的执行程序
    • -O3 延长编译时间，在-O2基础上进行更多的优化，编译成的软件将生成更大体积更耗内存的二进制文件，增加编译失败的机会并且产生不可预知的程序行为，不建议使用
    • -Ofast 在-O3基础上添加一些非常规优化，通过打破一些国际标准来实现的，不仅以使用
    • -Og 在-O1的基础上去掉了一些影响调试的优化，如果最终为了调试可以使用这种优化方式

  6. -E 只做预处理而不编译

  7. -S 生成汇编代码
  8. -l 链接，告诉编译器去哪里寻找头文件，参数后紧跟库的名字告诉编译器要链接的库
    • -lpthread 代表使用pthread库实现多线程，代表使用C++11的线程库
    • lm 代表使用数学库
  9. -L 告诉编译器去哪里寻找需要的库文件，但是即使库文件就在当前目录下，编译器也不会去找的，所以必须加此参数，除非你的库在默认的寻找目录里，默认目录可以用gcc -print-search-dirs查看。
  10. -v 可以详细看到编译的过程
  11. -share 这个选项将尽量使用动态库，生成文件较小，但是需要动态库
  12. -static 这个将禁止使用动态库，编译出来的东西很大，不需要动态链接库就可以运行
    • static-libgcc 静态链接，编译时使用，用于生成独立的可执行文件
  13. -f 有点怪没找到，好像是一些配置 ^-^?
    • fPIE与-fpie是等价的。这个选项与-fPIC/-fpic大致相同，不同点在于：-fPIC用于生成动态库，-fPIE用与生成可执行文件。再说得直白一点：-fPIE用来生成位置无关的可执行代码。
    • fPIC与-fpic都是在编译时加入的选项，用于生成位置无关的代码(Position-Independent-Code)，生成动态库。这两个选项都是可以使代码在加载到内存时使用相对地址，所有对固定地址的访问都通过全局偏移表(GOT)来实现。-fPIC和-fpic最大的区别在于是否对GOT的大小有限制。-fPIC对GOT表大小无限制，所以如果在不确定的情况下，使用-fPIC是更好的选择
    • openmp 代表使用OpenMP多线程库
    • stack-protector-strong 启用栈保护功能
  14. -M 可以自动分析目标文件和源文件的依赖关系
  15. -MM 可以自动分析目标文件和源文件的依赖关系，它将忽略由 #include<file> 造成的依赖关系
  16. std=c++11 代表使用C++11的规范
  17. -D 代表定义一个宏，例如-DDEBUG
  18. -U 代表取消一个宏，例如-UDEBUG
  19. Werror 代表将所有警告视为错误
  20. Wno-* 代表取消某一类警告，例如-Wno-unused-variable表示取消未使用变量的警告
    • Wno-format-nonliteral 忽略对printf格式化字符串的检查
    • Wno-unused-parameter 忽略未使用的参数
  21. Wl,代表将传递给连接器，例如-Wl,-rpath=./指定运行时动态链接库的搜索路径为当前目录
    • Wl,—no-as-needed 静态链接，编译时使用，告诉编译器必须链接所有的库
  22. Wformat=2 检查printf格式化字符串的正确性
  23. Wconversion 检查隐式类型转换
  24. Wsign-conversion 检查有符号和无符号类型之间的转换
  25. -s 从可执行文件中删除所有符号表和重定位信息.

gcc编译过程

  1. 预处理

    将源文件处理为 .i/.ii 文件，处理各种预处理的指令，例如一些宏定义等

  2. 编译

    将预处理后的 .i/.ii 文件编译为 .S/.asm 文件，也就是汇编语言文件

  3. 汇编

    将 .S/.asm 文件处理为 .o 文件，也就是把汇编文件处理为机器码

  4. 链接

    将各种依赖的静态库/动态库文件， .o 文件，启动文件链接成最终可执行文件或者库文件

预处理

1
gcc -E a.c -o a.i

编译

1
2
gcc -S a.c
gcc -S a.i

汇编

1
2
gcc -c a.c
gcc -c a.s

第二条处理汇编语言的指令，实际上是使用汇编器 as 将 .s 文件处理为 .o 文件的

1
as a.s -o a.o

链接

其中有两个参数 -L 和 -l 用于指定链接的文件的地址和名称，使用 -l 可以省略库文件开头的 lib 和后缀

1
gcc a.c -Ldir -lname

查看gcc编译过程

使用 -v 来查看

1
gcc a.c -v