GCC(警告.优化以及调试选项）

GCC(警告.优化以及调试选项）

 

 

[介绍] 

gcc and g++分别是gnu的c & c++编译器   
gcc/g++在执行编译工作的时候，总共需要4步   
1.预处理,生成.i的文件  

    预处理器cpp
2.将预处理后的文件不转换成汇编语言,生成文件.s  

    编译器egcs
3.有汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件

    汇编器as
4.连接目标代码,生成可执行程序

    连接器ld

1.总体选项

    -E   
只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里   
面.   
例子用法:   
gcc -E hello.c > pianoapan.txt   
gcc -E hello.c | more   
慢慢看吧,一个hello word 也要与处理成800行的代码      
    -S   
只激活预处理和编译，就是指把文件编译成为汇编代码。   
例子用法   
gcc -S hello.c   
他将生成.s的汇编代码，你可以用文本编辑器察看     
    -c    
只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件   
例子用法:   
gcc -c hello.c   
他将生成.o的obj文件  

2.目录选项

    -Idir   
在你是用#include"file"的时候,gcc/g++会先在当前目录查找你所制定的头   
文件,如果没有找到,他回到缺省的头文件目录找,如果使用-I制定了目录,他   
回先在你所制定的目录查找,然后再按常规的顺序去找.   
对于#include,gcc/g++会到-I制定的目录查找,查找不到,然后将到系   
统的缺省的头文件目录查找    

    -include file

    -i

相当于“#include”
包含某个代码,简单来说,就是便以某个文件,需要另一个文件的时候,就可以   
用它设定,功能就相当于在代码中使用#include   
例子用法:   
gcc hello.c -include /root/pianopan.h   
    -I-   
就是取消前一个参数的功能,所以一般在-Idir之后使用   
   -idirafter dir   
在-I的目录里面查找失败,讲到这个目录里面查找.   
    -iprefix prefix   
    -iwithprefix dir   
一般一起使用,当-I的目录查找失败,会到prefix+dir下查找    
    -Ldir   
制定编译的时候，搜索库的路径。比如你自己的库，可以用它制定目录，不然   
编译器将只在标准库的目录找。这个dir就是目录的名称。  
    -llibrary    
制定编译的时候使用的库   
例子用法   
gcc -lcurses hello.c   
使用ncurses库编译程序   

3.调试选项

     -g   
只是编译器，在编译的时候，产生调试信息。   
    -gstabs   
此选项以stabs格式声称调试信息,但是不包括gdb调试信息.   
    -gstabs+   
此选项以stabs格式声称调试信息,并且包含仅供gdb使用的额外调试信息.   
    -ggdb    
此选项将尽可能的生成gdb的可以使用的调试信息.

    -glevel

请求生成调试信息，同时用level指出需要多少信息，默认的level值是2

4.链接方式选项：

    -static 此选项将禁止使用动态库。

优点：程序运行不依赖于其他库

缺点：文件比较大

    -shared (-G) 此选项将尽量使用动态库，为默认选项

优点：生成文件比较小

缺点：运行时需要系统提供动态库

    -symbolic 建立共享目标文件的时候,把引用绑定到全局符号上.

对所有无法解析的引用作出警告(除非用连接编辑选项 `-Xlinker -z -Xlinker defs'取代)。

注：只有部分系统支持该选项.

5.错误与告警选项

    -Wall 一般使用该选项，允许发出GCC能够提供的所有有用的警告。也可以用-W{warning}来标记指定的警告。

    -pedantic 允许发出ANSI/ISO C标准所列出的所有警告

    -pedantic-errors 允许发出ANSI/ISO C标准所列出的错误

    -werror 把所有警告转换为错误，以在警告发生时中止编译过程

    -w 关闭所有警告,建议不要使用此项

6.预处理选项

    -Dmacro   
相当于C语言中的#define macro   
    -Dmacro=defn   
相当于C语言中的#define macro=defn   
    -Umacro   
相当于C语言中的#undef macro   
    -undef   
取消对任何非标准宏的定义 

7.其他选项

    -o

制定目标名称,缺省的时候,gcc 编译出来的文件是a.out,很难听,如果你和我有同感，改掉它,哈哈

例子用法   
gcc -o hello.exe hello.c (哦,windows用习惯了)   
gcc -o hello.asm -S hello.c   
    -O0   
    -O1   
    -O2   
    -O3   
编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高

    -fpic 编译器就生成位置无关目标码.适用于共享库(shared library).

    -fPIC 编译器就输出位置无关目标码.适用于动态连接(dynamic linking),即使分支需要大范围转移.

    -v 显示详细的编译、汇编、连接命令
    -pipe   
使用管道代替编译中临时文件,在使用非gnu汇编工具的时候,可能有些问题   
gcc -pipe -o hello.exe hello.c   
    -ansi   
关闭gnu c中与ansi c不兼容的特性,激活ansi c的专有特性(包括禁止一些asm inline typeof关键字,以及UNIX,vax等预处理宏,   
    -fno-asm   
此选项实现ansi选项的功能的一部分，它禁止将asm,inline和typeof用作关键字。   
    -fno-strict-prototype   
只对g++起作用,使用这个选项,g++将对不带参数的函数,都认为是没有显式的对参数的个数和类型说明,而不是没有参数.而gcc无论是否使用这个参数,都将对没有带参数的函数,认为城没有显式说明的类型   
    -fthis-is-varialble   
就是向传统c++看齐,可以使用this当一般变量使用.   
    -fcond-mismatch   
允许条件表达式的第二和第三参数类型不匹配,表达式的值将为void类型   
    -funsigned-char   
    -fno-signed-char   
    -fsigned-char   
    -fno-unsigned-char   
这四个参数是对char类型进行设置,决定将char类型设置成unsigned char(前   
两个参数)或者 signed char(后两个参数) 
    -imacros file   
将file文件的宏,扩展到gcc/g++的输入文件,宏定义本身并不出现在输入文件中       
    -nostdinc   
使编译器不再系统缺省的头文件目录里面找头文件,一般和-I联合使用,明确限定头文件的位置   
    -nostdin C++   
规定不在g++指定的标准路经中搜索,但仍在其他路径中搜索,.此选项在创建libg++库使用   
    -C   
在预处理的时候,不删除注释信息,一般和-E使用,有时候分析程序，用这个很方便的   
    -M   
生成文件关联的信息。包含目标文件所依赖的所有源代码你可以用gcc -M hello.c来测试一下，很简单。   
    -MM   
和上面的那个一样，但是它将忽略由#include造成的依赖关系。   
    -MD   
和-M相同，但是输出将导入到.d的文件里面   
    -MMD   
和-MM相同，但是输出将导入到.d的文件里面   
    -Wa,option   
此选项传递option给汇编程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会汇编程序   
    -Wl.option   
此选项传递option给连接程序;如果option中间有逗号,就将option分成多个选项,然后传递给会连接程序.

    -x language filename   

设定文件所使用的语言,使后缀名无效,对以后的多个有效.也就是根   
据约定C语言的后缀名称是.c的，而C++的后缀名是.C或者.cpp,如果   
你很个性，决定你的C代码文件的后缀名是.pig 哈哈，那你就要用这   
个参数,这个参数对他后面的文件名都起作用，除非到了下一个参数   
的使用。   
可以使用的参数吗有下面的这些   
`c’, `objective-c’, `c-header’, `c++’, `cpp-output’,    
`assembler’, and `assembler-with-cpp’.   
看到英文，应该可以理解的。   
例子用法:   
gcc -x c hello.pig   
    -x none filename   
关掉上一个选项，也就是让gcc根据文件名后缀，自动识别文件类型   
例子用法:   
gcc -x c hello.pig -x none hello2.c

 

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GCC有很多的编译选项，警告选项；指定头文件、库路径；优化选项。本文针整理一下GCC的警告选项，主要依据http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Warning-Options.html文档，并加上自己的一点小小经验。

一、总概

-w
禁止编译警告的打印。这个警告不建议使用。大约2012年底，公司代码进行一次大重构，另外从Codeblock集成开发环境转向Makefile管理，Makefile里面默认使用了-w，因而代码一直没有警告，今年个别项目开发中发现一些代码笔误导致的BUG，而这些问题可以从编译警告中知道。前几个月，领导安排我来fix这些警告。为了自己，为了后人，不建议使用-w选项。

-Werror
将所有的警告当成错误处理。此选项谨慎建议加上。有的开源库警告很多(大名鼎鼎的ffmpeg也有很多警告呢)，一一改掉耗时耗人力，必要性也不大。最后，公司代码加入了一个开源库，里面有很多代码警告，可能领导又安排我来fix了。

-Wfatal-errors
遇到第一个错误就停止，减少查找错误时间。建议加上。很多人遇到错误，没有意识到从第一个开始排查。不管是编译错误，还是程序运行出错，从最开始的错误查起，是个好的做法。

-Wall开启“所有”的警告。强烈建议加上，并推荐该选项成为共识。如case语句没有default处理，有符号、无符号处理，未使用变量(特别是函数有大量未使用的数组，占用栈空间，测试发现，开辟一个未使用的8MB的数组，程序有coredump)，用%d来打印地址，或%s打印int值，等，都可以发出警告。

-Wextra
除-Wall外其它的警告。建议加上。
在GCC编译时，加上必要的警告选项，可以避免很多低级错误引发的问题，我就在实际工程代码中遇到用“==”来赋值，我自己写的代码也出现过把“=”当成判断的。但是，有些错误却不是用GCC选项能解决的。比如一般项目都会自定义调试信息打印函数，但在处理可变参数类型时，往往不注意。可参考文章《一个可变参数类型检查的示例》。

二、细化

上面只是大概讲几个重要的选项。由于GCC的警告选项太多了，下面尽自己能力写一下。
-Wall选项，顾名思义，就是“所有”的意思，它包括：
-Wall包括：

          -Waddress   
          -Warray-bounds=1 (only with -O2)  
          -Wc++11-compat  -Wc++14-compat
          -Wchar-subscripts  
          -Wenum-compare (in C/ObjC; this is on by default in C++) 
          -Wimplicit-int (C and Objective-C only) 
          -Wimplicit-function-declaration (C and Objective-C only) 
          -Wbool-compare  
          -Wduplicated-cond  
          -Wcomment  
          -Wformat   
          -Wmain (only for C/ObjC and unless -ffreestanding)  
          -Wmaybe-uninitialized 
          -Wmissing-braces (only for C/ObjC) 
          -Wnonnull  
          -Wopenmp-simd 
          -Wparentheses  
          -Wpointer-sign  
          -Wreorder   
          -Wreturn-type  
          -Wsequence-point  
          -Wsign-compare (only in C++)  
          -Wstrict-aliasing  
          -Wstrict-overflow=1  
          -Wswitch  
          -Wtautological-compare  
          -Wtrigraphs  
          -Wuninitialized  
          -Wunknown-pragmas  
          -Wunused-function  
          -Wunused-label     
          -Wunused-value     
          -Wunused-variable  
          -Wvolatile-register-var 

但不要被它的表面意思迷惑，要不，怎么还会有-Wextra呢。-Wextra包括（有几个选项重复了，不懂原因）：

          -Wclobbered  
          -Wempty-body  
          -Wignored-qualifiers 
          -Wmissing-field-initializers  
          -Wmissing-parameter-type (C only)  
          -Wold-style-declaration (C only)  
          -Woverride-init  
          -Wsign-compare  
          -Wtype-limits  
          -Wuninitialized  
          -Wshift-negative-value  
          -Wunused-parameter (only with -Wunused or -Wall) 
          -Wunused-but-set-parameter (only with -Wunused or -Wall)  

-Wchar-subscripts：
使用char类作为数组下标(因为char可能是有符号数)

-Wcomment：
注释使用不规范。如“/* */”注释中还包括“/*”。我在项目源码发现过，不止一处。

-Wmissing-braces
括号不匹配。在多维数组的初始化或赋值中经常出现。下面a没有完整被初始化，b完整初始化：

int a[2][2] = { 0, 1, 2, 3 };
int b[2][2] = { { 0, 1 }, { 2, 3 } };

-Wparentheses
括号不匹配，在运算符操作或if分支语句中，可能会出现此警告。
如“a&&b||c^d”会出现警告。下面代码片段也会有警告

{
if (a)
  if (b)
    foo ();
else
  bar (); // 这个else实际是if (b)的分支，不是if (a)，因此，要用括号来表明其属于哪个分支
}

这类bug隐藏得深，建议显式地加上括号。

-Wsequence-point
如出现i=i++这类代码，则报警告。-Wall默认有该警告

-Wswitch-defaultcase
没有default时，报警告

-Wunused-but-set-parameter
设置了但未使用的参数警告

-Wunused-but-set-variable
设置了但未使用的变量警告

-Wunused-function
声明但未使用函数

-Wunused-label
未使用的标签，比如用goto会使用label，但在删除goto语句时，忘了删除label。

-Wunused-variable
未使用的变量

-Wmaybe-uninitialized
变量可能没有被初始化。特别是在有if语句或switch语句中，最好在声明变量时加上初始化。
下面代码片段中，当y不是1、2、3时，x没有明确的值，是不安全的。

{
int x;
switch (y)
  {
  case 1: x = 1;
    break;
  case 2: x = 4;
    break;
  case 3: x = 5;
  }
foo (x);
}

-Wfloat-equal
对浮点数使用等号，这是不安全的。

{
float d = 2.0;
if (d == i)
{
  ...
}
}

-Wreturn-type
函数有返回值，但函数体个别地方没有返回值(特别是有if判断，可能忘记在else添加返回值)。

int foo()
{
 if(a==1)
 {
      return ok;
 }
 // no return here
}

-Wpointer-sign
指针有符号和无符号的错误传参。如函数使用unsigned char*，但传入char*指针。

-Wsign-compare
有符号和无符号比较。

-Wconversion-null

-Wsizeof-pointer-memaccess
在sizeof中经常出现，下面代码片段中，this为指针，4字节，无法保证完整初始化类。

memset(this, 0, sizeof(this));

-Wreorder
C++出现，构造函数中成员变量初始化与声明的顺序不一致。

-Woverflow
范围溢出。

-Wshadow
局部变量覆盖参数、全局变量，报警告

 

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gcc提供了大量的警告选项，对代码中可能存在的问题提出警 告，通常可以使用-Wall来开启以下警告:
-Waddress -Warray-bounds (only with -O2) -Wc++0x-compat
-Wchar-subscripts -Wimplicit-int -Wimplicit-function-declaration
-Wcomment -Wformat -Wmain (only for C/ObjC and unless
-ffreestanding) -Wmissing-braces -Wnonnull -Wparentheses
-Wpointer-sign -Wreorder -Wreturn-type -Wsequence-point
-Wsign-compare (only in C++) -Wstrict-aliasing -Wstrict-overflow=1
-Wswitch -Wtrigraphs -Wuninitialized (only with -O1 and above)
-Wunknown-pragmas -Wunused-function -Wunused-label -Wunused-value
-Wunused-variable
unused-function:警告声明但是没有定义的static函数;
unused- label:声明但是未使用的标签;
unused-parameter:警告未使用的函数参数;
unused-variable:声明但 是未使用的本地变量;
unused-value:计算了但是未使用的值;
format:printf和scanf这样的函数中的格式字符 串的使用不当;
implicit-int:未指定类型;
implicit-function:函数在声明前使用;
char- subscripts:使用char类作为数组下标(因为char可能是有符号数);
missingbraces:大括号不匹配;
parentheses: 圆括号不匹配;
return-type:函数有无返回值以及返回值类型不匹配;
sequence-point:违反顺序点的代码,比如 a[i] = c[i++];
switch:switch语句缺少default或者switch使用枚举变量为索引时缺少某个变量的case;
strict- aliasing=n:使用n设置对指针变量指向的对象类型产生警告的限制程度,默认n=3;只有在-fstrict-aliasing设置的情况下有 效;
unknow-pragmas:使用未知的#pragma指令;
uninitialized:使用的变量为初始化,只在-O2时有 效;

以下是在-Wall中不会激活的警告选项:
cast-align:当指针进行类型转换后有内存对齐要求更严格时发出警告;
sign- compare:当使用signed和unsigned类型比较时;
missing-prototypes:当函数在使用前没有函数原型时;
packed:packed 是gcc的一个扩展,是使结构体各成员之间不留内存对齐所需的空 间,有时候会造成内存对齐的问题;
padded:也是gcc的扩展,使结构体成员之间进行内存对齐的填充,会 造成结构体体积增大.
unreachable-code:有不会执行的代码时.
inline:当inline函数不再保持inline时 (比如对inline函数取地址);
disable-optimization:当不能执行指定的优化时.(需要太多时间或系统资源).
可以使用 -Werror时所有的警告都变成错误,使出现警告时也停止编译.需要和指定警告的参数一起使用.

优化:
gcc默认提供了5级优 化选项的集合:
-O0:无优化(默认)
-O和-O1:使用能减少目标文 件大小以及执行时间并且不会使编译时间明显增加的优化.在编译大型程序的时候会显著增加编译时内存的使用.
-O2: 包含-O1的优化并增加了不需要在目标文件大小和执行速度上进行折衷的优化.编译器不执行循环展开以及函数内联.此选项将增加编译时间和目标文件的执行性 能.
-Os:专门优化目标文件大小,执行所有的不增加目标文件大小的-O2优化选项.并且执行专门减小目标文件大小的优化选项.
-O3: 打开所有-O2的优化选项并且增加 -finline-functions, -funswitch-loops,-fpredictive-commoning, -fgcse-after-reload and -ftree-vectorize优化选项.

-O1包含的选项-O1通常可以安全的和调试的选项一起使用:
-fauto-inc-dec -fcprop-registers -fdce -fdefer-pop -fdelayed-branch
-fdse -fguess-branch-probability -fif-conversion2 -fif-conversion
-finline-small-functions -fipa-pure-const -fipa-reference
-fmerge-constants -fsplit-wide-types -ftree-ccp -ftree-ch
-ftree-copyrename -ftree-dce -ftree-dominator-opts -ftree-dse
-ftree-fre -ftree-sra -ftree-ter -funit-at-a-time

以下所有的优化选项需要在名字 前加上-f,如果不需要此选项可以使用-fno-前缀
defer-pop:延迟到只在必要时从函数参数栈中pop参数;
thread- jumps:使用跳转线程优化,避免跳转到另一个跳转;
branch-probabilities:分支优化;
cprop- registers:使用寄存器之间copy-propagation传值;
guess-branch-probability:分支预测;
omit- frame-pointer:可能的情况下不产生栈帧;

-O2:以下是-O2在-O1基础上增加的优化选项:
-falign-functions -falign-jumps -falign-loops -falign-labels
-fcaller-saves -fcrossjumping -fcse-follow-jumps -fcse-skip-blocks
-fdelete-null-pointer-checks -fexpensive-optimizations -fgcse
-fgcse-lm -foptimize-sibling-calls -fpeephole2 -fregmove
-freorder-blocks -freorder-functions -frerun-cse-after-loop
-fsched-interblock -fsched-spec -fschedule-insns
-fschedule-insns2 -fstrict-aliasing -fstrict-overflow -ftree-pre
-ftree-vrp
cpu架构的优化选项,通常是-mcpu(将被取消);-march,-mtune

Debug选项:
在 gcc编译源代码时指定-g选项可以产生带有调试信息的目标代码,gcc可以为多个不同平台上帝不同调试器提供调试信息,默认gcc产生的调试信息是为 gdb使用的,可以使用-gformat 指定要生成的调试信息的格式以提供给其他平台的其他调试器使用.常用的格式有
-ggdb:生成gdb专 用的调试信息,使用最适合的格式(DWARF 2,stabs等)会有一些gdb专用的扩展,可能造成其他调试器无法运行.
-gstabs:使用 stabs格式,不包含gdb扩展,stabs常用于BSD系统的DBX调试器.
-gcoff:产生COFF格式的调试信息,常用于System V下的SDB调试器;
-gxcoff:产生XCOFF格式的调试信息,用于IBM的RS/6000下的DBX调试器;
-gdwarf- 2:产生DWARF version2 的格式的调试信息,常用于IRIXX6上的DBX调试器.GCC会使用DWARF version3的一些特性.
可 以指定调试信息的等级:在指定的调试格式后面加上等级:
如: -ggdb2 等,0代表不产生调试信息.在使用-gdwarf-2时因为最早的格式为-gdwarf2会造成混乱,所以要额外使用一个-glevel来指定调试信息的 等级,其他格式选项也可以另外指定等级.

gcc可以使用-p选项指定生成信息以供porf使用.

 

GCC常用选项

选项	含义
--help  --target-help	显示 gcc 帮助说明。‘target-help’是显示目标机器特定的命令行选项。
--version	显示 gcc 版本号和版权信息 。
-o outfile	输出到指定的文件。
-x language	指明使用的编程语言。允许的语言包括：c c++ assembler none 。 ‘none’意味着恢复默认行为，即根据文件的扩展名猜测源文件的语言。
-v	打印较多信息，显示编译器调用的程序。
-###	与 -v 类似，但选项被引号括住，并且不执行命令。
-E	仅作预处理，不进行编译、汇编和链接。如上图所示。
-S	仅编译到汇编语言，不进行汇编和链接。如上图所示。
-c	编译、汇编到目标代码，不进行链接。如上图所示。
-pipe	使用管道代替临时文件。
-combine	将多个源文件一次性传递给汇编器。

3 其他GCC选项

更多有用的GCC选项：

 

命令	描述
-l library -llibrary	进行链接时搜索名为library的库。 例子： $ gcc test.c -lm -o test
-Idir	把dir加入到搜索头文件的路径列表中。 例子： $ gcc test.c -I../inc -o test
-Ldir	把dir加入到搜索库文件的路径列表中。 例子： $ gcc -I/home/foo -L/home/foo -ltest test.c -o test
-Dname	预定义一个名为name的宏，值为1。 例子： $ gcc -DTEST_CONFIG test.c -o test
-Dname=definition	预定义名为name，值为definition的宏。
-ggdb  -ggdblevel	为调试器 gdb 生成调试信息。level可以为1，2，3，默认值为2。
-g  -glevel	生成操作系统本地格式的调试信息。-g 和 -ggdb 并不太相同， -g 会生成 gdb 之外的信息。level取值同上。
-s	去除可执行文件中的符号表和重定位信息。用于减小可执行文件的大小。
-M	告诉预处理器输出一个适合make的规则，用于描述各目标文件的依赖关系。对于每个 源文件，预处理器输出 一个make规则，该规则的目标项(target)是源文件对应的目标文件名，依赖项(dependency)是源文件中 `#include引用的所有文件。生成的规则可 以是单行，但如果太长，就用`\'-换行符续成多行。规则 显示在标准输出，不产生预处理过的C程序。
-C	告诉预处理器不要丢弃注释。配合`-E'选项使用。
-P	告诉预处理器不要产生`#line'命令。配合`-E'选项使用。
-static	在支持动态链接的系统上，阻止连接共享库。该选项在其它系统上 无效。
-nostdlib	不连接系统标准启动文件和标准库文件，只把指定的文件传递给连接器。
Warnings
-Wall	会打开一些很有用的警告选项，建议编译时加此选项。
-W  -Wextra	打印一些额外的警告信息。
-w	禁止显示所有警告信息。
-Wshadow	当一个局部变量遮盖住了另一个局部变量，或者全局变量时，给出警告。很有用的选项，建议打开。 -Wall 并不会打开此项。
-Wpointer-arith	对函数指针或者void *类型的指针进行算术操作时给出警告。也很有用。 -Wall 并不会打开此项。
-Wcast-qual	当强制转化丢掉了类型修饰符时给出警告。 -Wall 并不会打开此项。
-Waggregate-return	如果定义或调用了返回结构体或联合体的函数，编译器就发出警告。
-Winline	无论是声明为 inline 或者是指定了-finline-functions 选项，如果某函数不能内联，编译器都将发出警告。如果你的代码含有很多 inline 函数的话，这是很有用的选项。
-Werror	把警告当作错误。出现任何警告就放弃编译。
-Wunreachable-code	如果编译器探测到永远不会执行到的代码，就给出警告。也是比较有用的选项。
-Wcast-align	一旦某个指针类型强制转换导致目标所需的地址对齐增加时，编译器就发出警告。
-Wundef	当一个没有定义的符号出现在 #if 中时，给出警告。
-Wredundant-decls	如果在同一个可见域内某定义多次声明，编译器就发出警告，即使这些重复声明有效并且毫无差别。
Optimization
-O0	禁止编译器进行优化。默认为此项。
-O  -O1	尝试优化编译时间和可执行文件大小。
-O2	更多的优化，会尝试几乎全部的优化功能，但不会进行“空间换时间”的优化方法。
-O3	在 -O2 的基础上再打开一些优化选项：-finline-functions， -funswitch-loops 和 -fgcse-after-reload 。
-Os	对生成文件大小进行优化。它会打开 -O2 开的全部选项，除了会那些增加文件大小的。
-finline-functions	把所有简单的函数内联进调用者。编译器会探索式地决定哪些函数足够简单，值得做这种内联。
-fstrict-aliasing	施加最强的别名规则（aliasing rules）。
Standard
-ansi	支持符合ANSI标准的C程序。这样就会关闭GNU C中某些不兼容ANSI C的特性。
-std=c89  -iso9899:1990	指明使用标准 ISO C90 作为标准来编译程序。
-std=c99  -std=iso9899:1999	指明使用标准 ISO C99 作为标准来编译程序。
-std=c++98	指明使用标准 C++98 作为标准来编译程序。
-std=gnu9x  -std=gnu99	使用 ISO C99 再加上 GNU 的一些扩展。
-fno-asm	不把asm, inline或typeof当作关键字，因此这些词可以用做标识符。用 __asm__， __inline__和__typeof__能够替代它们。 `-ansi' 隐含声明了`-fno-asm'。
-fgnu89-inline	告诉编译器在 C99 模式下看到 inline 函数时使用传统的 GNU 句法。
C options
-fsigned-char  -funsigned-char	把char定义为有/无符号类型，如同signed char/unsigned char。
-traditional	尝试支持传统C编译器的某些方面。详见GNU C手册。
-fno-builtin  -fno-builtin-function	不接受没有 __builtin_ 前缀的函数作为内建函数。
-trigraphs	支持ANSI C的三联符（ trigraphs）。`-ansi'选项隐含声明了此选项。
-fsigned-bitfields  -funsigned-bitfields	如果没有明确声明`signed'或`unsigned'修饰符，这些选项用来定义有符号位域或无符号位域。缺省情况下，位域是有符号的，因为它们继承的基本整数类型，如int，是有符号数。
-Wstrict-prototypes	如果函数的声明或定义没有指出参数类型，编译器就发出警告。很有用的警告。
-Wmissing-prototypes	如果没有预先声明就定义了全局函数，编译器就发出警告。即使函数定义自身提供了函数原形也会产生这个警告。这个选项 的目的是检查没有在头文件中声明的全局函数。
-Wnested-externs	如果某extern声明出现在函数内部，编译器就发出警告。
C++ options
-ffor-scope	从头开始执行程序，也允许进行重定向。
-fno-rtti	关闭对 dynamic_cast 和 typeid 的支持。如果你不需要这些功能，关闭它会节省一些空间。
-Wctor-dtor-privacy	当一个类没有用时给出警告。因为构造函数和析构函数会被当作私有的。
-Wnon-virtual-dtor	当一个类有多态性，而又没有虚析构函数时，发出警告。-Wall会开启这个选项。
-Wreorder	如果代码中的成员变量的初始化顺序和它们实际执行时初始化顺序不一致，给出警告。
-Wno-deprecated	使用过时的特性时不要给出警告。
-Woverloaded-virtual	如果函数的声明隐藏住了基类的虚函数，就给出警告。
Machine Dependent Options (Intel)
-mtune=cpu-type	为指定类型的 CPU 生成代码。cpu-type可以是：i386，i486，i586，pentium，i686，pentium4 等等。
-msse  -msse2  -mmmx  -mno-sse  -mno-sse2  -mno-mmx	使用或者不使用MMX，SSE，SSE2指令。
-m32  -m64	生成32位/64位机器上的代码。
-mpush-args  -mno-push-args	（不）使用 push 指令来进行存储参数。默认是使用。
-mregparm=num	当传递整数参数时，控制所使用寄存器的个数。

 

ANSI C标准的预定义宏

=======================================================================

ANSI C标准的预定义宏

    __FILE__         宏所在文件的源文件名

    __LINE__         宏所在行的行号

    __DATE__         代码编译的日期

    __TIME__          代码编译的时间

    __STDC__         指示编译器是否执行ANSI C标准，如果是则其值为1

    __cplusplus           编译C++程序时该标识符被定义为1

=======================================================================

    __func__         函数名，C99引入了__func__，但其不是宏

    __FUNCTION__     函数名

    __PRETTY_FUNCTION__   函数名

    

标准预定义宏（Standard Predefined Macros）具体参考

   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Standard-Predefined-Macros.html

   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Function-Names.html#Function-Names

 

编译器预定义宏（GNU-, Microsoft-Specific Predefined Macros）具体参考

   http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Common-Predefined-Macros.html#Common-Predefined-Macros

   http://msdn.microsoft.com/en-us/library/b0084kay

    http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/System_002dspecific-Predefined-Macros.html#System_002dspecific-Predefined-Macros

 

 

gcc

 

编译器是将易于编写、阅读和维护的高级计算机语言翻译为计算机能解读、运行的低级机器语言的程序。

GNU项目中的一个子项目GCC（GNU Compiler Collection）

是一个编译器套装，是GNU计划的关键部分，也是GNU最优秀的软件之一。

GCC最初用于编译C语言，随着项目的发展GCC已经成为了能够编译C、C++、Java、Ada、fortran、Object C、

Object C++、Go语言的编译器大家族。

 

GCC的组成

GCC由cpp(预处理器)、gcc(C编译器)、g++（C++编译器)、binutils（Binary Utilities二进制工具）等工具组成。

binutils是辅助gcc的主要软件，常用的工具有：as（汇编器）、ld（链接器）、ar（ar工具）等等。

 

gcc仅仅作为真实的编译器和链接器的入口。

它会在需要的时候调用其它组件（预处理器、汇编器、链接器），并且会传一些额外的参数给编译器和连接器。

输入文件的类型和传给gcc的参数决定了gcc调用哪些组件。

 

 

gcc识别的文件扩展名如下：

.c C语言文件

.i 预处理后的C语言文件

.C、.cc、.cp、.cpp、.c++、.cxx C++语言文件

.ii 预处理后的C++语言文件

.S 汇编文件

.s 预处理后的汇编文件

.o 编译后的目标文件

.a 目标文件的静态链接库（链接时使用）

.so 目标文件的动态链接库（链接、运行时使用）

 

 

编译命令格式

gcc [-option1] ...

g++ [-option1] ...

1.命令、选项和源文件之间使用空格分隔

2.一行命令中可以有零个、一个或多个选项

3.文件名可以包含文件的绝对路径，也可以使用相对路径。

4.如果命令中不包含输出可执行文件的文件名，可执行文件的文件名默认为a.out。

 

 

gcc、g++编译选项

-o file 指定生成的输出文件名为file

-E 只进行预处理

-S 只进行预处理和编译

-c 只进行预处理、编译和汇编

-Wall 生成所有级别的警告信息

-w 关闭所有警告，建议不使用此选项

-O[0-3] 编译器优化级别

数值越大级别越高，0表示不优化

-include file 插入一个文件

等同于源代码中的#include

-Dmacro[=def] 将名为marco的宏定义为def

等同于#define macro [def]

若[def]忽略不写，则macro等于1

-Umacro 取消宏的定义

等同于源代码中的#undef macro

-v 显示制作gcc工具时的配置命令

显示预处理器、编译器的版本号

-Idir 将dir目录加入头文件搜索目录列表

优先在dir目录中查找包含的头文件

-Ldir 将dir目录加入库文件目录列表

优先在dir目录中查找库文件

-lname 链接库为name的库

-static 链接时使用静态库

-shared 编译动态库

-g 在可执行文件中加入标准调试信息

 

 

gcc、g++的编译过程

gcc和g++编译器的编译过程：

1、预处理

2、编译

3、汇编

4、链接

 

编译过程示意图：

 

 

 

 

gcc常用编译应用实例：

例1：

gcc -E hello.c -o hello.i  预编译

gcc -S hello.i -o hello.s  编译

gcc -c hello.s -o hello.o  汇编

gcc hello.o -o hello_elf  链接

例2:

gcc hello.c -o hello_elf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gdb简介

GNU工具集中的调试器是gdb，该程序是一个交互式工具，工作在字符模式。

除gdb外，linux下比较有名的调试器还有xxgdb,ddd, kgdb, ups。

gdb是功能强大的调试器，可完成如下调试任务：

1、设置断点

2、监视程序变量的值

3、程序的单步执行

4、显示/修改变量的值

5、显示/修改寄存器

6、查看程序的堆栈情况

7、远程调试

 

 

 

 

 

 

GDB调试精粹及使用实例

 

一：列文件清单

1． List

(gdb) list line1,line2

 

二：执行程序

要想运行准备调试的程序，可使用run命令，在它后面可以跟随发给该程序的任何参数，包括标准输入和标准输出说明符(<和>)和外壳通配符（*、？、[、]）在内。

如果你使用不带参数的run命令，gdb就再次使用你给予前一条run命令的参数，这是很有用的。

利用set args 命令就可以修改发送给程序的参数，而使用show args 命令就可以查看其缺省参数的列表。

(gdb)set args –b –x

(gdb) show args

backtrace命令为堆栈提供向后跟踪功能。

Backtrace 命令产生一张列表，包含着从最近的过程开始的所以有效过程和调用这些过程的参数。

 

三：显示数据

利用print 命令可以检查各个变量的值。

(gdb) print p (p为变量名)

whatis 命令可以显示某个变量的类型

(gdb) whatis p

type = int *

 

print 是gdb的一个功能很强的命令，利用它可以显示被调试的语言中任何有效的表达式。表达式除了包含你程序中的变量外，还可以包含以下内容：

l 对程序中函数的调用

(gdb) print find_entry(1,0)

l 数据结构和其他复杂对象

(gdb) print *table_start

$8={e=reference=’\000’,location=0x0,next=0x0}

l 值的历史成分

(gdb)print $1 ($1为历史记录变量,在以后可以直接引用 $1 的值)

l 人为数组

人为数组提供了一种去显示存储器块（数组节或动态分配的存储区）内容的方法。早期的调试程序没有很好的方法将任意的指针换成一个数组。就像对待参数一样，让我们查看内存中在变量h后面的10个整数，一个动态数组的语法如下所示：

base@length

因此，要想显示在h后面的10个元素，可以使用h@10：

(gdb)print h@10

$13=(-1,345,23,-234,0,0,0,98,345,10)

 

四：断点(breakpoint)

break命令（可以简写为b）可以用来在调试的程序中设置断点，该命令有如下四种形式：

l break line-number 使程序恰好在执行给定行之前停止。

l break function-name 使程序恰好在进入指定的函数之前停止。

l break line-or-function if condition 如果condition（条件）是真，程序到达指定行或函数时停止。

l break routine-name 在指定例程的入口处设置断点

 

如果该程序是由很多原文件构成的，你可以在各个原文件中设置断点，而不是在当前的原文件中设置断点，其方法如下：

(gdb) break filename:line-number

(gdb) break filename:function-name

 

要想设置一个条件断点，可以利用break if命令，如下所示：

(gdb) break line-or-function if expr

例：

(gdb) break 46 if testsize==100

 

从断点继续运行：countinue 命令

五．断点的管理

 

1． 显示当前gdb的断点信息：

(gdb) info break

他会以如下的形式显示所有的断点信息：

Num Type Disp Enb Address What

1 breakpoint keep y 0x000028bc in init_random at qsort2.c:155

2 breakpoint keep y 0x0000291c in init_organ at qsort2.c:168

(gdb)

2.删除指定的某个断点：

(gdb) delete breakpoint 1

该命令将会删除编号为1的断点，如果不带编号参数，将删除所有的断点

(gdb) delete breakpoint

3.禁止使用某个断点

(gdb) disable breakpoint 1

该命令将禁止断点 1,同时断点信息的 (Enb)域将变为 n

4．允许使用某个断点

(gdb) enable breakpoint 1

该命令将允许断点 1,同时断点信息的 (Enb)域将变为 y

5．清除原文件中某一代码行上的所有断点

(gdb)clean number

注：number 为原文件的某个代码行的行号

六．变量的检查和赋值

l whatis:识别数组或变量的类型

l ptype:比whatis的功能更强，他可以提供一个结构的定义

l set variable:将值赋予变量

l print 除了显示一个变量的值外，还可以用来赋值

 

七．单步执行

l next

不进入的单步执行

l step

进入的单步执行

如果已经进入了某函数，而想退出该函数返回到它的调用函数中，可使用命令finish

八．函数的调用

l call name 调用和执行一个函数

(gdb) call gen_and_sork( 1234,1,0 )

(gdb) call printf(“abcd”)

$1=4

l finish 结束执行当前函数，显示其返回值（如果有的话）

 

九．机器语言工具

有一组专用的gdb变量可以用来检查和修改计算机的通用寄存器，gdb提供了目前每一台计算机中实际使用的4个寄存器的标准名字：

l $pc ： 程序计数器

l $fp ： 帧指针（当前堆栈帧）

l $sp ： 栈指针

l $ps ： 处理器状态

 

十．信号

gdb通常可以捕捉到发送给它的大多数信号，通过捕捉信号，它就可决定对于正在运行的进程要做些什么工作。例如，按CTRL-C将中断信号发送给gdb，通常就会终止gdb。但是你或许不想中断gdb，真正的目的是要中断gdb正在运行的程序，因此，gdb要抓住该信号并停止它正在运行的程序，这样就可以执行某些调试操作。

 

Handle命令可控制信号的处理，他有两个参数，一个是信号名，另一个是接受到信号时该作什么。几种可能的参数是：

l nostop 接收到信号时，不要将它发送给程序，也不要停止程序。

l stop 接受到信号时停止程序的执行，从而允许程序调试；显示一条表示已接受到信号的消息（禁止使用消息除外）

l print 接受到信号时显示一条消息

l noprint 接受到信号时不要显示消息（而且隐含着不停止程序运行）

l pass 将信号发送给程序，从而允许你的程序去处理它、停止运行或采取别的动作。

l nopass 停止程序运行，但不要将信号发送给程序。

例如，假定你截获SIGPIPE信号，以防止正在调试的程序接受到该信号，而且只要该信号一到达，就要求该程序停止，并通知你。要完成这一任务，可利用如下命令：

(gdb) handle SIGPIPE stop print

请注意，UNIX的信号名总是采用大写字母！你可以用信号编号替代信号名

如果你的程序要执行任何信号处理操作，就需要能够测试其信号处理程序，为此，就需要一种能将信号发送给程序的简便方法，这就是signal命令的任务。该 命令的参数是一个数字或者一个名字，如SIGINT。假定你的程序已将一个专用的SIGINT（键盘输入，或CTRL-C；信号2）信号处理程序设置成采 取某个清理动作，要想测试该信号处理程序，你可以设置一个断点并使用如下命令：

（gdb） signal 2

continuing with signal SIGINT(2)

该程序继续执行，但是立即传输该信号，而且处理程序开始运行.

 

十一. 原文件的搜索

search text:该命令可显示在当前文件中包含text串的下一行。

Reverse-search text:该命令可以显示包含text 的前一行。

 

十二.UNIX接口

shell 命令可启动UNIX外壳，CTRL-D退出外壳，返回到 gdb.

 

十三.命令的历史

为了允许使用历史命令，可使用 set history expansion on 命令

(gdb) set history expansion on

 

小结：常用的gdb命令

backtrace 显示程序中的当前位置和表示如何到达当前位置的栈跟踪（同义词：where）

breakpoint 在程序中设置一个断点

cd 改变当前工作目录

clear 删除刚才停止处的断点

commands 命中断点时，列出将要执行的命令

continue 从断点开始继续执行

delete 删除一个断点或监测点；也可与其他命令一起使用

display 程序停止时显示变量和表达时

down 下移栈帧，使得另一个函数成为当前函数

frame 选择下一条continue命令的帧

info 显示与该程序有关的各种信息

jump 在源程序中的另一点开始运行

kill 异常终止在gdb 控制下运行的程序

list 列出相应于正在执行的程序的原文件内容

next 执行下一个源程序行，从而执行其整体中的一个函数

print 显示变量或表达式的值

pwd 显示当前工作目录

pype 显示一个数据结构（如一个结构或C++类）的内容

quit 退出gdb

reverse-search 在源文件中反向搜索正规表达式

run 执行该程序

search 在源文件中搜索正规表达式

set variable 给变量赋值

signal 将一个信号发送到正在运行的进程

step 执行下一个源程序行，必要时进入下一个函数

undisplay display命令的反命令，不要显示表达式

until 结束当前循环

up 上移栈帧，使另一函数成为当前函数

watch 在程序中设置一个监测点（即数据断点）

whatis 显示变量或函数类型

****************************************************

　GNU的调试器称为gdb，该程序是一个交互式工具，工作在字符模式。在 X Window 系统中，有一个gdb的前端图形工具，称为xxgdb。gdb 是功能强大的调试程序，可完成如下的调试任务：

　　* 设置断点；

　　* 监视程序变量的值；

　　* 程序的单步执行；

　　* 修改变量的值。

　　在可以使用 gdb 调试程序之前，必须使用 -g 选项编译源文件。可在 makefile 中如下定义 CFLAGS 变量：

　　 CFLAGS = -g

　　 运行 gdb 调试程序时通常使用如下的命令：

　　 gdb progname

 

　　在 gdb 提示符处键入help，将列出命令的分类，主要的分类有：

　　* aliases：命令别名

　　* breakpoints：断点定义；

　　* data：数据查看；

　　* files：指定并查看文件；

　　* internals：维护命令；

　　* running：程序执行；

　　* stack：调用栈查看；

　　* statu：状态查看；

　　* tracepoints：跟踪程序执行。

　　键入 help 后跟命令的分类名，可获得该类命令的详细清单。

 

 

gdb 的常用命令

命令 解释

　　break NUM 在指定的行上设置断点。

　　bt 显示所有的调用栈帧。该命令可用来显示函数的调用顺序。

　　clear 删除设置在特定源文件、特定行上的断点。其用法为clear FILENAME:NUM

　　continue 继续执行正在调试的程序。该命令用在程序由于处理信号或断点而 导致停止运行时。

　　display EXPR 每次程序停止后显示表达式的值。表达式由程序定义的变量组成。

　　file FILE 装载指定的可执行文件进行调试。

　　help NAME 显示指定命令的帮助信息。

　　info break 显示当前断点清单，包括到达断点处的次数等。

　　info files 显示被调试文件的详细信息。

　　info func 显示所有的函数名称。

　　info local 显示当函数中的局部变量信息。

　　info prog 显示被调试程序的执行状态。

　　info var 显示所有的全局和静态变量名称。

　　kill 终止正被调试的程序。

　　list 显示源代码段。

　　make 在不退出 gdb 的情况下运行 make 工具。

　　next 在不单步执行进入其他函数的情况下，向前执行一行源代码。

　　print EXPR 显示表达式 EXPR 的值。

 

******gdb 使用范例************************

-----------------

清单 一个有错误的 C 源程序 bugging.c

代码:

 

-----------------

1　#include

2

3　static char buff [256];

4　static char* string;

5　int main ()

6　{

7　　　printf ("Please input a string: ");

8　　　gets (string);　　

9　　  printf ("\nYour string is: %s\n", string);

10 }

 

 

-----------------

　 上面这个程序非常简单，其目的是接受用户的输入，然后将用户的输入打印出来。该程序使用了一个未经过初始化的字符串地址 string，因此，编译并运行之后，将出现 Segment Fault 错误：

$ gcc -o bugging -g bugging.c

$ ./bugging

Please input a string: asfd

Segmentation fault (core dumped)

为了查找该程序中出现的问题，我们利用 gdb，并按如下的步骤进行：

1．运行 gdb bugging 命令，装入 bugging 可执行文件；

2．执行装入的 bugging 命令 run；

3．使用 where 命令查看程序出错的地方；

4．利用 list 命令查看调用 gets 函数附近的代码；

5．唯一能够导致 gets 函数出错的因素就是变量 string。用print命令查看 string 的值；

6．在 gdb 中，我们可以直接修改变量的值，只要将 string 取一个合法的指针值就可以了，为此，我们在第8行处设置断点 break 8；

7．程序重新运行到第 8行处停止，这时，我们可以用 set variable 命令修改 string 的取值；

8．然后继续运行，将看到正确的程序运行结果。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Linux库函数制作(静态库、动态库)

 

 

 

gcc常用编译应用实例：

例1：

gcc -E hello.c -o hello.i  预编译

gcc -S hello.i -o hello.s  编译

gcc -c hello.s -o hello.o  汇编

gcc hello.o -o hello_elf  链接

例2:

gcc hello.c -o hello_elf

 

 

静态库与动态库

 

链接方式

链接分为两种：静态链接、动态链接

 

静态链接：

由链接器在链接时将库的内容加入到可执行程序中

静态链接的特点是：

优点：

对运行环境的依赖性较小,具有较好的兼容性

缺点：

生成的程序比较大，需要更多的系统资源，在装入内存时会消耗更多的时间

库函数有了更新，必须重新编译应用程序

 

 

动态链接：

连接器在链接时仅仅建立与所需库函数的之间的链接关系，在程序运行时才将所需资源调入可执行程序

动态链接的特点：

优点：

在需要的时候才会调入对应的资源函数

简化程序的升级；有着较小的程序体积

实现进程之间的资源共享（避免重复拷贝）

缺点：

依赖动态库，不能独立运行

动态库依赖版本问题严重

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

动态链接库的使用2：

1.库函数、头文件均在系统路径下

#cp libtestlib.so /lib

#gcc mytest.c -o mytest -ltestlib

#./mytest

编译运行都不会出错

 

问题：有个问题出现了？

我们前面的静态库也是放在/lib下，那么连接的到底是动态库还是静态库呢？

当静态库与动态库重名时，系统会优先连接动态库，或者我们可以加入-static指定使用静态库

 

 

 

示例：

 

 

gcc main_grade.c fun_grade.c -o grade_elf -static // 静态编译可执行文件

gcc main_grade.c fun_grade.c -o grade_elf  // 默认动态编译可执行文件

 

 

 

 

 

静态库编译可执行文件

gcc -c ./src/fun_grade.c -o ./lib/fun_grade.o

ar rc ./lib/libfun_grade.a ./lib/fun_grade.o

gcc ./src/main_grade.c -o grade_elf -L./lib/ -lfun_grade-I./inc/

 

 

 

 

 

动态库编译可执行文件

gcc -shared ./src/fun_grade.c -o ./lib/libfun_grade.so

gcc ./src/main_grade.c -o grade_elf -L./lib/ -lfun_grade -I./inc/

 

 

 

 

 

 

解决无法打开动态库的常用简便方法：

声明临时变量环境

export LD_LIBRARY_PATH=./lib:$LD_LIBRARY_PATH

 

或者修改 /etc/ld.so.conf 文件 在其中添加库的搜索路径，一行一个路径。

sudo ldconfig 更新 /etc/ld.so.cache 文件

那 ./etc/ld.so.conf 中所有路径的库文件都被缓存达到 /etc/ld.so.cache 中。