【Linux】gcc和g++

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前言

大家的云服务器可能没有gcc或者g++指令，如果没有可以分别执行以下指令

• sudo yum install -y gcc - gcc指令安装

• sudo yum install -y gcc-c++ g++指令安装

注意：如果sudo指令有问题的，建议先看看这篇博客 -> 点击跳转

一、 Linux下编译C/C++代码

gcc [.c文件]

执行完gcc [.c文件] 后，默认会生成可执行文件 a.out （前提是代码没有语法错误）

当然也有人想要为这个可执行文件起个名字，那么就要通过 -o选项 来实现

gcc [.c文件] -o [新名字]

注意：g++ 也可以通过 -o 选项生成指定文件。其指令基本都是一样的

二、gcc/g++是如何完成代码编译

由于gcc和g++只有编译文件类型不同，其他大差不差，因此以下就以gcc为例

2.1 预处理

预处理会进行以下操作：

• 去注释
• 头文件展开
• 条件编译
• 宏替换

我们可以直接通过gcc中的-E选项，来查看预处理的现象。注意：预处理后的文件后缀为.i，此时仍然是C语言代码。目的是生成一个干净的C代码程序

gcc -E [.c文件] -o [.i文件]	

接下来我们可以打开预处理阶段的文件test.i来看看里面的代码

大家有没有想过这样一个问题：头文件展开就是将头文件的内容给拷贝过来，那我们怎么知道头文件在哪？

• 其实标准C库头文件（如stdio.h、stdlib.h等）通常位于 /usr/include 目录下。

• 当然了，标准C++库头文件（如iostream、vector等）通常位于/usr/include/c++目录下，该目录下还会有不同版本的子目录，对应不同的C++标准和编译器版本。

2.2 编译

• 编译阶段会进行：语法分析、词法分析、语义分析、符号汇总等，然后将合法的代码转为汇编代码。

编译阶段比较重要的一步就是符号汇总，它会各种符号汇总起来，形成符号表，符号表用于各种函数间的相互调用

我们可以直接通过gcc中的-S选项，来查看编译阶段的现象。注意：编译阶段的文件后缀为.s，此时 .s文件里是源文件的汇编代码。

gcc -S [.c文件] -o [重命名为.s文件]
// 注意[.c文件]也可以替换成[.i]文件

接下来，我们可以打开test.s查看汇编

2.3 汇编

• 主要任务是将汇编代码转为二进制（转为计算机懂的语言），并生成符号表

【补充】 什么是符号表

这个东西相当于函数独一无二的地址
C语言的符号是 _函数名
C++更详细一些，通常为 _Z函数名长度+函数名+ 形参类型的首字母

我们可以直接通过gcc中的-o选项，来查看汇编阶段的现象。注意：汇编文件后缀为.o，此时 .o文件将源文件转化为二进制文件。

gcc -c [.c文件] -o [重命名为.o文件]

// 或者可以从[.s文件]开始编译
gcc -c [.s文件] -o [重命名为.o文件]

我们可以打开test.o来【欣赏】二进制文件

我们发现是一堆乱码，这是一个正常的现象，因为test.o本身是二进制文件，其，而vim是文本编辑器，自然而然就看不懂

但是我们可以使用工具 readelf：是一个用于查看和分析二进制可执行文件格式elf的工具。

readelf -a [二进制文件]

【以下只截取了一部分】

注意：二进制文件不可执行，需要通过链接才能执行。

2.4 链接

• 将可重定位目标的二进制文件（或称目标文件.o），和库进行链接形成可执行文件。

// 两种写法
gcc [.c文件] -o [重命名可执行文件]	
gcc [.o文件] -o [重命名可执行文件]	

上面说了，目标文件需要和库进行链接，因此接下来我们来谈谈库。

三、库

3.1 函数库的概念

C程序中，并没有定义printf函数（我们只是调用函数），且在预编译中包含的stdio.h中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现。那么，是在哪里实现printf函数的呢?

在Linux系统中，它把C语言函数实现都被放到名为libc.so的库文件中去了（路径：/usr/lib64/libc.so）。

没有特别指定时，gcc会到系统默认的搜索路径/usr/lib下进行查找，也就是链接到libc.so库函数中去。

如上图所示，在Linux中，C语言函数库是一个文件，以.so为后缀的称为动态库；以.a为后缀的称为静态库。

另外，库是有自己的命名规则的。以lib为前缀，name为中缀，.so.版本为后缀。而库真正的名字只有中缀那一块，这也就为什么libc.so称为C语言函数库的原因了。

注意：我们现在的机器上，默认只会安装动态库，静态库是默认没有安装的

【总结】

• 函数的实现就是在库当中的

• 库其实就是把源文件（.c文件），经过一定的翻译，然后打包，只给你提供一个文件（库文件）即可，不用给你提供给太多的源文件，也可以达到隐藏源文件的目的

• 头文件提供方法的声明， 库文件提供方法的实现 + 我们自己的代码 == 可执行程序

• 因此。库的作用：不用做很多重复的工作。

3.2 动态库

动态库即通过动态链接的库，动态库又称共享库，因为动态库中的内容是被所有程序共享的，简言之动态库中的代码只需要存在一份，程序需要使用时，直接通过对应位置调用就行了

在Linux中默认使用 动态链接 的方式，我们可以通过 指令ldd来查看文件的链接情况

我们还可以通过 file命令查看文件详细信息

3.3 静态库

静态库采用静态链接的方式；静态链接不同与动态链接共享的方式，如果程序调用静态库 ，会将自己所需要的代码拷贝至程序中 ，完成拷贝后，后续不需要再调用静态库。

如果想采用静态链接链接的方式编译程序，需要在编译时加上-static选项

gcc [源文件] -o [自己取] -static	

而我们开头说了，我们的云服务器默认是没有静态库的，没有的可以通过sudo yum install -y glibc-static下载。还有我们也可以装一下c++的静态库sudo yum install -y libstdc++-static

当然，我们也可以通过ldd和file指令查看链接情况

由于静态链接是直接将需要的代码拷贝到程序中，因此最终生成的文件会变大，比较占空间

3.4 小结

【动态库】

• 优点

  • 动态库因为是共享库，有效的节省资源（节省磁盘空间，内存空间，网络空间等）

• 缺点

  • 动态库一旦缺失，导致各个程序都无法运行

静态库

• 优点
  • 程序运行无需依赖库，可以独立运行
• 缺点
  • 体积大，比较消耗资源，浪费空间