【Linux】编译器-gcc/g++使用

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1. 前言

在之前已经分享了 【Linux】vim的使用，这次来看看在云服务器上的编译器gcc。

2. 初见gcc和g++

我们先写一段简单的代码：

  #include<stdio.h>
  
  int main()
   {
    for(int i=0;i<10;i++)
     {
      printf("hello: %d\n",i);
     }
     return 0;
 
  }

当我们进行编译的时候：

发现根本就编译不了。

这个是因为编译器版本的问题：
查看编译器的版本：gcc -v

版本不是最新的，不支持在for里面定义变量。

如果想要支持，那么得加上这个命令：

gcc test.c -std=c99

此时就编过了。


在用gcc时候有一个选项-o，后面接一个名称，就是把编译的可执行程序再起一个名字：

gcc test.c -o my.exe -std=c99

-o也可以放在前面，但是-o紧跟的就是修改的文件名

gcc -o you.exe test.c -std=c99

在Linux中以.cpp和.cc结尾的都是c++代码

写一个简单的C++代码：

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
  for(int i=0;i<10;i++)
  {
    cout<<"hello linux"<<i<<endl;
  }
  return 0;
}

在这里编译这个C++代码

gcc test.cc

就直接报错了

所以gcc不能用来编译c++代码。
因为gcc是用来编译C语言的，所以它不认识c++的语法。

所以编译c++代码得用g++：

g++ test.cc

如果想让编译c++代码时支持更高的特性，可以加上-std=c++11

g++ test.cc -std=c++11

总之：
在编译C语言时候可以带上：std=c99；
在编译C++代码时可以带上：std=c++11.

那么g++能不能编译C语言的代码呢？

g++ test.c

是可以的。

这个也和我们认知是一样的，c++兼容c。
所以g++既能编译c++，又能编译C语言。

如果想要编译一个指定名称的c++程序，怎么写呢？
同gcc一样，加上-o选项，-o后面紧跟着指定的名称：

g++ -o my.exe test.cc

当然-o可以放在前面，也可以放在后面,和gcc的一样。

g++ test.cc -o you.exe

同样c++代码的后缀还有.cpp。
将test.cc先改名为test.cpp：

mv test.cc test.cpp

然后编译test.cpp，再指向a.out

C++代码后缀除了.cc和.cpp之外，还有一个.cxx

来直接编译一下：

g++ test.cxx -o my.exe

那么将后缀改为.txt能行吗？

 mv test.cxx test.txt

这里是不行的，Linux是不关心文件后缀的，但是编译器是关系。这里编译器就是把.txt当成文本文件了。

在之后的博客中都统一将C++后缀为.cc，因为最简单。

想知道自己对应的g++是哪个版本的，就直接用命令：

g++ --version

如果没有g++怎么安装呢？
可以直接在网上搜索，就会出来了
安装命令就是：

sudo yum install -y gcc-c++

能直接将gcc-c++的标准库给装上了。
装好了，就能直接查看版本：

g++ --version

3. 程序的翻译过程

程序的翻译过程：预处理 编译 汇编 链接

先写一个简单的代码，想看见每个阶段的编译结果

  1 #include<stdio.h>
  2 #define M 100
  3 
  4 int main()
  5 {
  6     for(int i=0;i<10;i++)
  7      {
  8       printf("hello: %d\n,M:%d",i,M);
  9      }
 10     printf("hello gcc\n");
 11     //printf("hello gcc\n");
 12     //printf("hello gcc\n");
 13     //printf("hello gcc\n");
 14     //printf("hello gcc\n");
 15     //printf("hello gcc\n");
 16     //printf("hello gcc\n");
 17     //printf("hello gcc\n");
 18     //printf("hello gcc\n");
 19     //printf("hello gcc\n");
 20     //printf("hello gcc\n");
 21      return 0;
 22 
 23 }

3.1 预处理

预处理：要做的是宏替换，去注释，头文件展开，条件编译。

3.1.1 宏替换 去注释 头文件展开

-E 就是从现在开始进行程序的翻译，预处理完成，就停下。

gcc -E test.c -o test.i

进入test.i

保存的就是-E后的结果

将test.c打开，对比发现test.i有800多行，是怎么来的？
是从test.c的头文件 #include<stdio.h>来的。

用来查看C语言标准的头文件库：

ls /usr/include/

打开stdio.h发现有很多函数声明

vim /usr/include/stdio.h

再打开test.i

vim test.i

对比一下代码，发现宏已经替换了，而且注释了的代码也不在。

3.1.2 条件编译

先写一个代码在proj.c中：

  1 #include<stdio.h>
  2 int main()
  3 {
  4 #ifdef V1
  5   printf("功能1\n");
  6
  7 #elif V2
  8   printf("功能1\n");
  9   printf("功能2\n");
 10   printf("功能3\n");
 11
 12 #else
 13   printf("功能1\n");
 14   printf("功能2\n");
 15   printf("功能3\n");
 16   printf("功能4\n");
 17   printf("功能5\n");
 18   printf("功能6\n");
 19 #endif
 20
 21   return 0;
 22 }
~

在编译之后打开proj.i

然后用宏定义将V1 定为1：#define V1 1

然后直接编译：

gcc proj.c

发现结果只剩下功能1了。

就行打开proj.c，将#define V1 1 改为#define V2 1

编译运行后：

同样将v2改为v3.

这个就叫做条件编译，可以根据用户指明的条件，实现代码的动态裁剪。

在现实中，可以在软件维护一份代码，用条件编译的方式，来进行代码的裁剪，这样就能定制出各种功能的代码。

把宏删除。

用-D加上要宏定义的对象和值，再加上宏定义的文件，就可以直接对代码进行宏定义，更方便对代码进行裁剪

gcc -DV1=1 proj.c

也可以裁剪其他的选项。

3.2 编译

编译：将C语言变成汇编语言。

-S：从现在开始进行程序的编译，编译完成就停下来。

如果想要重新做一遍前面的预处理再到编译，那么就用.c文件

gcc -S test.c -o test.s

如果想要从预处理阶段直接编译就用.i:

gcc -S test.i -o test.s

这里发现报错，是因为版本的原因

加上它提示的-std=c99就可以了：

gcc -S test.i -o test.s -std=c99

进入test.s看看

vim test.s

发现里面是汇编语言。

3.3 汇编

汇编：将汇编语言翻译为二进制目标文件，这种二进制是没有办法指向的，还差一个链接。

-c：从现在开始进行程序的汇编，汇编完成就停下来。

gcc -c test.s -o test.o

这里的后缀.o，就是.obj，打开之前用vs写的程序，发现同样有。这个文件叫可重定位目标文件，不能直接执行，形成exe想要用到它。

打开这个test.o文件：

vim test.o

发现里面形成乱码：

发现已经是二进制文件了：

 file test.o

那么能不能直接运行呢？
发现是不行的。

那么给它加上可执行的权限：
发现还是不能运行

一个文件能不能被指向，不止取决于它的权限，还要本身就是可执行程序。

得明白二进制目标文件是一个临时文件，是不能够执行的。

3.4 链接

链接：将二进制目标文件形成可执行程序。

直接：

gcc test.o

就形成可执行的目标文件了r

当然可以加-o带上形成的程序名：

gcc test.o -o my.exe

就能直接执行。

为了方便记忆这些选项，观察一下可以发现它们连在一起就是：-ESc，只是E和S要大写。
后缀就是-iso，就像镜像文件。

4. 链接

链接是什么呢？
链接是我吗程序和库结合的过程。
语言一定有自己的标准库，就像c中有c99标准，要保证跨平台性。

ldd后面接可执行程序就会显示它的动静态库

ldd my.exe

最重要的就是：

查看链接到的库

 ls /lib64/libc.so.6 -l

这里就是c标准库。

我们可以看看这个库的大小：

ls /lib64/libc-2.17.so -l

一般进行链接时是把程序和这个库链接形成一个可执行的程序。
这个库里面在不是库之前，是C语言标准库的源代码，像printf和各种方法，进行打包形成这个库。这个库的安全性是很高的。

怎么知道库里面有哪些文件？
会有一批对应的头文件，这个头文件相当于一个方法说明。
所以安装开发环境是：安装C标准库和C头文件

库分为动态库和静态库。在Linux里面有，同样在windows里面也有。

在在Linux中库的真正的名字是把前缀lib去掉，去掉“.”后面的后缀。
所以这个就是c标准库。


因为Linux存在这两种库，就决定了，在链接时，有两种方式：动态链接和静态链接。

4.1 动态链接

举个例子：就像在学校旁边有个网吧，一个学长（相当于编译器）告诉了小明这个网吧的地址，（就相当于有了目标库的地址）这个地址就是，这个过程就是动态链接。

小明在这个网吧（就相当于动态库）的9号机（相当于库里面的一个方法，printf），当小明在学校里面作业（程序执行的代码）想要用到电脑，去了网吧（跳转到库）的9号机（想要的方法），用完之后回学校（返回程序），这个过程就是一次动态运行的过程。

在网吧被派出所查封以后，这个网吧就不能进了。也就是说动态链接依赖动态库，一旦动态库缺失，所有静态链接，这个库的程序，都无法执行了。

c动态库，是默认提供的
gcc默认形成可执行程序，默认采用动态链接。

查看文件类型：

file my.exe

使用的是动态库链接：

动态库和动态链接的优缺点：

1. 不能丢失
2. 节约资源

重新创建一个文件夹，把test.c移动到里面，然后执行。

默认采用动态链接

4.2 静态链接

接上个例子：小明在买了网吧9号机器（库的方法），这样每次上网（执行程序）都能用，不需要这个网吧了，每次执行程序就拷贝到自己的电脑上，这个过程叫静态链接。这个网吧卖电脑就是静态库。

静态链接就是：在编译的时候，把库中的方法，拷贝到自己的可执行程序中。

静态库和静态链接的优缺点：

1. 一旦形成，与库无关
2. 浪费资源

形成静态链接：

gcc -o mytest-static test.c -static -

发现报错了:

这个是因为在默认情况下，一般静态库都是默认没有安装的。

安装命令是：

 sudo yum install -y glibc-static libstdc++-static

然后再执行：

再ldd看看：

ldd mytest-static

有问题请指出，大家一起进步！！！