GCC详解

前言：

1. GCC 编译器支持编译 Go、Objective-C，Objective-C ++，Fortran，Ada，D 和 BRIG（HSAIL）等程序；
2. Linux 开发C/C++ 一定要熟悉 GCC
3. VSCode是通过调用GCC编译器来实现C/C++的编译工作的；

实际使用中：

• 使用 gcc 指令编译 C 代码
• 使用 g++指令编译 C++ 代码

1. 编译过程

1.1 预处理-Pre-Processing //.i文件
所做的操作：展开宏、头文件、替换条件编译、删除注释、空白、空行

# -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预处理
g++  -E  test.cpp  -o  test.i    //.i文件

1.2 编译-Compiling // .s文件
所作操作：检查语法规范，生成汇编语言

# -S 编译选项告诉 g++ 在为 C++ 代码产生了汇编语言文件后停止编译
#  g++ 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s 
g++  -S  test.i  -o   test.s

1.3 汇编-Assembling // .o文件
所作操作：将汇编指令翻译成机器指令

# -c 选项告诉 g++ 仅把源代码编译为机器语言的目标代码
# 缺省时 g++ 建立的目标代码文件有一个 .o 的扩展名。
g++  -c  test.s  -o  test.o

1.4 链接-Linking // bin文件
数据段合并，数据地址回填

# -o 编译选项来为将产生的可执行文件用指定的文件名
g++  test.o  -o  test

2. g++重要编译参数

2.1 -g 编译带调试信息的可执行文件

# -g 选项告诉 GCC 产生能被 GNU 调试器GDB使用的调试信息，以调试程序。

# 产生带调试信息的可执行文件test
g++ -g test.cpp

2.2 -O[n] 优化源代码

## 所谓优化，例如省略掉代码中从未使用过的变量、直接将常量表达式用结果值代替等等，这些操作会缩减目标文件所包含的代码量，提高最终生成的可执行文件的运行效率。

# -O 选项告诉 g++ 对源代码进行基本优化。这些优化在大多数情况下都会使程序执行的更快。 -O2 选项告诉 g++ 产生尽可能小和尽可能快的代码。 如-O2，-O3，-On（n 常为0–3）
# -O 同时减小代码的长度和执行时间，其效果等价于-O1
# -O0 表示不做优化
# -O1 为默认优化
# -O2 除了完成-O1的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等。
# -O3 则包括循环展开和其他一些与处理特性相关的优化工作。
# 选项将使编译的速度比使用 -O 时慢， 但通常产生的代码执行速度会更快。

# 使用 -O2优化源代码，并输出可执行文件
g++ -O2 test.cpp

2.3 -l 和 -L 指定库文件 | 指定库文件路径

# -l参数(小写)就是用来指定程序要链接的库，-l参数紧接着就是库名
# 在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接

# 链接glog库
g++ -lglog test.cpp

# 如果库文件没放在上面三个目录里，需要使用-L参数(大写)指定库文件所在目录
# -L参数跟着的是库文件所在的目录名

# 链接mytest库，libmytest.so在/home/bing/mytestlibfolder目录下
g++ -L/home/bing/mytestlibfolder -lmytest test.cpp

2.4 -I 指定头文件搜索目录

# -I 
# /usr/include目录一般是不用指定的，gcc知道去那里找，但 是如果头文件不在/usr/icnclude里我们就要用-I参数指定了，比如头文件放在/myinclude目录里，那编译命令行就要加上-I/myinclude 参数了，如果不加你会得到一个”xxxx.h: No such file or directory”的错误。-I参数可以用相对路径，比如头文件在当前 目录，可以用-I.来指定。上面我们提到的–cflags参数就是用来生成-I参数的。

g++ -I/myinclude test.cpp

2.5 -Wall 打印警告信息

# 打印出gcc提供的警告信息
g++ -Wall test.cpp

2.6 -w 关闭警告信息

# 关闭所有警告信息
g++ -w test.cpp

2.7 -std=c++11 设置编译标准

# 使用 c++11 标准编译 test.cpp
g++ -std=c++11 test.cpp

2.8 -o 指定输出文件名

# 指定即将产生的文件名

# 指定输出可执行文件名为test
g++ test.cpp -o test

2.9 -D 定义宏

# 在使用gcc/g++编译的时候定义宏

# 常用场景：
# -DDEBUG 定义DEBUG宏，可能文件中有DEBUG宏部分的相关信息，用个DDEBUG来选择开启或关闭DEBUG

示例代码：

// -Dname 定义宏name,默认定义内容为字符串“1”

#include 

int main()
{
   #ifdef DEBUG
       printf("DEBUG LOG\n");
   #endif
       printf("in\n");
}

// 1. 在编译的时候，使用gcc -DDEBUG main.cpp
// 2. 第七行代码可以被执行

注：使用 man gcc命令可以查看gcc英文使用手册

3 .【实战】g++命令行编译

案例： 最初目录结构: 2 directories, 3 files

# 最初目录结构

├── include
│   └── Swap.h
├── main.cpp
└── src
    └── Swap.cpp

2 directories, 3 files

3.1 直接编译

最简单的编译，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件
g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude
# 运行a.out
./a.out

增加参数编译，并运行

# 将 main.cpp src/Swap.cpp 编译为可执行文件 附带一堆参数
g++ main.cpp src/Swap.cpp -Iinclude -std=c++11 -O2 -Wall -o b.out
# 运行 b.out
./b.out

3.2 生成库文件并编译

链接静态库生成可执行文件①：

## 进入src目录下
$cd src

# 汇编，生成Swap.o文件
g++ Swap.cpp -c -I../include
# 生成静态库libSwap.a
ar rcs libSwap.a Swap.o

## 回到上级目录
$cd ..

# 链接，生成可执行文件:staticmain
g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o staticmain

链接动态库生成可执行文件②：

## 进入src目录下
$cd src

# 生成动态库libSwap.so
g++ Swap.cpp -I../include -fPIC -shared -o libSwap.so
## 上面命令等价于以下两条命令
# gcc Swap.cpp -I../include -c -fPIC
# gcc -shared -o libSwap.so Swap.o

## 回到上级目录
$cd ..

# 链接，生成可执行文件:sharemain
g++ main.cpp -Iinclude -Lsrc -lSwap -o sharemain

编译完成后的目录结构

最终目录结构：2 directories, 8 files

# 最终目录结构

├── include
│   └── Swap.h
├── main.cpp
├── sharemain
├── src
│   ├── libSwap.a
│   ├── libSwap.so
│   ├── Swap.cpp
│   └── Swap.o
└── staticmain

2 directories, 8 files

3.3 运行可执行文件

运行可执行文件①

# 运行可执行文件
./staticmain

运行可执行文件②

# 运行可执行文件
LD_LIBRARY_PATH=src ./sharemain