【Bash百宝箱】gcc命令

GCC即GNU Compiler Collection，GNU编译套件，支持C、C++等多种语言。在使用GCC的时候，我们必须给出一系列必要的参数选项和文件名称。参数选项分几类，包括总体选项、语言选项、预处理选项、汇编选项、链接选项、目录选项、警告选项、调试选项、优化选项、目标选项、机器相关选项、代码生成选项等。

1、下面介绍一些最基本、最常用的选项。

       gcc [-c|-S|-E] [-std=standard]
           [-g] [-pg] [-Olevel]
           [-Wwarn...] [-Wpedantic]
           [-Idir...] [-Ldir...]
           [-Dmacro[=defn]...] [-Umacro]
           [-foption...] [-mmachine-option...]
           [-o outfile] [@file] infile...

上面列出了gcc的常用选项，其用法可概括为：

gcc [options] <filenames>

其中，options就是gcc所需要的选项，filenames给出相关的文件名称。
-c：只编译或汇编源文件，但不进行链接，输出文件的后缀为.o。
-S：gcc在编译后停止，不进行汇编，输出文件的后缀为.s。
-E：gcc在预处理后停止，并输出预处理结果。
-std=standard：指定C、C++标准，如c11、c++14、gnu11、gnu++14等。
-g：产生调试信息，信息格式（如stabs、COFF、XCOFF、DWARF 2）因操作系统而不同。
-p：生成额外的代码用以对prof程序进行性能分析，编译和链接时都要使用这个选项。
-pg：生成额外的代码用以对pgrof程序进行性能分析，编译和链接时都要使用这个选项。
-Olevel：指定优化程序的等级level，可以是1、2、3、0、s、fast、g，省略level时为1，优化之后，提高了程序执行效率，但编译速度会降低。
-w：禁止所有警告信息。
-Wwarn：警告相关，warn并不是关键字，它有许多候选项，如all表示产生大部分警告信息（一部分是很容易避免的），error表示把警告信息当作错误来处理并停止gcc编译。
-Wpedantic、-pedantic：输出ISO C/C++严格标准的所有警告，拒绝使用了禁用扩展的所有程序和一些不符合ISO C/C++规范的程序。
-Idir：添加头文件的搜索目录dir，先于系统目录。
-Ldir：添加库文件的搜索目录dir。
-Dmacro[=defn]：定义宏macro，其值为defn或者省略。
-Umacro：取消宏macro定义。
-foption：通过-f指定一些常用选项option，如-fsigned-char意思是把字符类型char当作带符号的即signed char。
-mmachine-option：通过-m指定机器相关的选项machine-option，如-march=armv8-a+crc意思是指定ARM的架构。
-o outfile：指定输出文件的名称为outfile，不指定时根据编译规则作默认处理。
@file：从文件file中读取gcc命令行选项，这个选项使用时要谨慎。
infile：指定gcc将要处理的文件。
-llibrary：链接时搜索名字为library的库文件，如动态库libc.so，对应的选项为-lc。
-static：在支持动态链接的系统上有效，链接时使用静态库（.a，相关的环境变量是LIBRARY_PATH），而不是默认的动态库（.so，相关的环境变量是LD_LIBRARY_PATH）。
-shared：在某些系统上有效，生成动态库，与选项-fpic一起使用。
-fpic：意为位置独立代码，指示编译程序生成的代码要适合共享库的内容，这样的代码能够根据载入内存的位置计算内部地址。
-fPIC：与-fpic不同的是链接的可执行文件的GOT（global offset table）没有最大长度的限制。
-v：打印gcc执行时执行的详细过程及其相关程序的版本号。

2、gcc根据文件名称的不同后缀做不同的事情。

.c：C源码，必须预处理。
.i：C源码，不用预处理，已经预处理过了。
.ii：C++源码，不用预处理，已经预处理过了。
.h：C、C++头文件。
.cc、.cp、.cxx、.cpp、.CPP、.c++、.C：这些都是C++源码，必须预处理。
.hh、.hp、hxx、.hpp、.HPP、.h++、.H：这些都是C++头文件。
.s：汇编代码。
.sx、.S：同样是汇编代码，但必须预处理。
另外，.a为静态库，.so为动态库，.o为编译后的目标文件。

3、gcc编译的几个阶段，并通过file命令查看各阶段编译结果的文件格式。

// main.c
#include 

int main()
{
    printf("hello world\n");

    return 0;
}

第一，预编译过程，这个过程处理宏定义和include，并做语法检查。

$ gcc –E main.c –o main.i
$ file main.c
main.c: C source, ASCII text
$ file main.i
main.i: C source, ASCII text

第二，编译过程，这个过程生成汇编代码i（main.s）。

$ gcc –S main.i
$ file main.s
main.s: assembler source, ASCII text

第三，汇编过程，这个过程生成目标代码（main.o）。

$ gcc –c main.s
$ file main.o
main.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

第四，链接过程，这个过程生成可执行代码。

$ gcc main.o –o main
file main
main: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=b27595ba2689cec1a5180a5f18ff9cd19930ac3c, not stripped

最后，运行程序。

$ ./main
hello world

另外，我们可以使用命令strip去除可执行文件的符号信息。

$ strip main
$ file main
main: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=b27595ba2689cec1a5180a5f18ff9cd19930ac3c, stripped

4、编译静态库和动态库。

例子，将hello.c和hello2.c分别编译成静态库libhello.a和动态库libhello.so。

第一，编译静态库。

$ gcc –c hello.c hello2.c
$ ar –r libhello.a hello.o hello2.o

ar是个文件打包工具。

第二，编译动态库。

$ gcc –c –fpic hello.c hello2.c
$ gcc –shared hello.o hello2.o -o libhello.so

查看.o文件、可执行文件、库文件的信息可使用如下命令：

nm - list symbols from object files.
objdump - display information from object files.
readelf - Displays information about ELF files.

5、查看预处理阶段使用了哪些宏。

gcc在预处理阶段会展开宏定义，使用如下两条命令都可以查看foo.c在预处理阶段使用了哪些宏，包括gcc内置宏和用户自定义宏。

$ gcc -E -dM foo.c
$ cpp -dM foo.c