[Linux调查局] 编译过程

引子

一个程序的编译分为4个部分:

1. 预处理
   1. 头文件的展开
   2. 条件编译
   3. 宏的展开
   4. 去掉注释
2. 编译
   生成汇编
3. 汇编
   生成计算机认识的机器指令, 即二进制文件
4. 链接
   将程序和 库 链接

️这里有一个疑问: 在汇编阶段, 已经生成了机器指令. 按理说, 应该就可以结束了, 那为什么还要连链接?

• 首先, 先明确, 链接阶段是和 库 做链接.
  那么, 库又是什么?
  库是各种方法的实现方式, 而我们熟知的 头文件是各种方法的声明.
  那么, 方法又是什么?
  比较常见的, 如: printf, cout, cin … …, 这些我们常常会用到的方法, 就会将它写入库中
  在后面的学习中, 我们还知道链接是分 动态链接 和 静态链接的, 它们又有什么区别呢? 咋们后面再说

编译阶段

预处理

gcc -E 源文件 -o 目标文件

1. -E 是gcc关于预处理的选项, 后面的文件是 源文件
2. -o 后面是生成的目标文件. 一般预处理的文件后缀是 .i

3. 宏在预处理过程中是平替过去的, 所以不会有语法检查
4. 条件编译其实在日常生活中是非常常见的. 比如: 拿视频的普通用户 和 VIP用户来说, 其实就是利用条件编译 将VIP用户的部分功能 剪枝 掉, 才有的普通用户的功能, 那么这样就只用维护一段代码就可以了.

汇编

gcc -S 预处理文件/源文件 -o 目标文件

1. -S 是gcc关于汇编的选项, 后面跟的是 源文件
2. -o 后面跟的是 目标文件. 一般汇编的目标文件的后缀是 .s

编译

gcc -c 源文件/汇编文件 -o 目标文件

1. -c 是gcc关于编译的选项, 后面跟的是 源文件

2. -o 后面跟的是 目标文件. 一般汇编的目标文件的后缀是 .o

3. 生成的是机器可识别指令, 即二进制文件
   

4. 假如 目标文件是 test.o, 我们管 test.o 也叫作 可重定位目标二进制文件, 简称 目标文件. 目标文件不能单独运行, 要通过和 库 进行链接才能运行
   

️有人便会说 权限不够导致的

• 文件的执行权限是 x, 那我们就给 test.o 文件加入 x 权限
  
  权限是能不能做, 但是你即使可以做, 但是有些人就是不让你做这件事情! 社会就是如此的残酷

链接

gcc 源文件 -o 目标文件

1. 链接没有选项
2. -o 后面跟目标文件

总结:
1 . 链接阶段没有选项, 前面的选项依次是ESc
2. 链接阶段没有强调后缀名, 前面的后缀名依次是 iso

️这些选项 ESc 有什么功能啊?

• 首先, 我们发现 链接阶段 , gcc 源文件 -o 目标文件 是 直接编译完成的
  其次, 我们发现, 在我们加入了这些选项之后, gcc好像是遇到了什么阻碍, 翻译到那里就停止了.
  由此, 我们便可得出结论:
• -E :告诉gcc翻译到预处理就停止翻译
• -S : 告诉gcc翻译到汇编就停止翻译
• -c : 告诉gcc翻译到编译就停止翻译

链接详解

通过前面的学习, 我们知道了编译的各个阶段以及各个阶段编译器做的事情.
可重定位目标二进制文件不能单独运行, 必须和 库 链接了才能运行.
库是各种方法的实现形式, 头文件的各种方法的声明.

️那么, Linux下库在哪里, 长什么样子?

• 在这里, 科普一下:

1. Windows下是有静态库(.lib) 和 动态库(.dll)的,
   Linux下也是有静态库(.a) 和 动态库(.so) 的.
2. Linux下库的 命名规则 — — libname.xxx(后缀), 所以我们查C语言的库就是 libc.so 或 libc.
3. Linux下库的路径 — — /usr/lib/... ...

我们发现, Linux下C语言库默认是有动态库的, 但是没有静态库, 我们也可以这样理解 C语言的标准库就是动态库, 默认的链接方式是动态链接
由此出现几个问题:

1. C语言静态库如何安装?

sudo yum -y install glibc-static — — 安装C语言的静态库
sudo yum -y install libstdc+±static — — 安装C++的静态库

2. 如何使用静态链接?

gcc 源文件 -o 目标文件 -static

3. 为什么C语言库默认是动态库呢?
   使用静态库进行的链接是 静态链接, 使用动态库进行的链接是 动态链接
   两种链接方式的区别:

   1. 动态链接 — — 通过C语言编译器将源文件所需要的动态库的链接告知 可执行程序
   2. 静态链接 — — 将源文件所需要的静态库拷贝到可执行程序中.

   通过比较两种链接方式, 我们可以得知: 通过动态链接方式, 最后生成的可执行程序的大小 要 小于 通过静态链接方式生成的可执行文件的大小⇒ 这样可以有效地节省空间(磁盘空间, 内存空间, 网络空间等等)
   

4. 一个可执行文件是单纯动态链接还是静态链接还是动静态混合链接?
   在没有静态库的情况下, 那就是动态链接喽
   在有静态链接的情况下:

   1. 加-static, 那就是强制使用静态链接
   2. 没加-static, 那就是动静态混合链接

file 可执行文件 — — 查看此可执行文件的链接方式

ldd 可执行文件 — — 查看此可执行文件所依赖的动态库

release && debug

在VS上, 默认生成的可执行文件是 debug版本,
而在Linux上, 默认生成的可执行文件是 release版本.
如果要变成debug版本, 那要在编译的时候加 -g

️何为debug版本?

• debug版本就是在可执行文件中 添加 了 调试信息
  添加, 添加 ⇒ 那就意味着, 最后生成的可执行文件的空间要变大
  

debug版本 是我们之后学习的 gdb调试 的基础.

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弟子曰：有所忿懥，如何？
阳明曰：只是个物来顺应，不要着一分意思，便心体廓然大公，得其本体之正了。
译文：
弟子问：情绪不好，愤怒怨恨怎么办？
先生说：顺其自然，不要沾上主观意气，就能保持本心的平静。
愤怒的情绪很正常，每个人都会有。
但是如果任由自己发泄情绪，往往会造成不可挽回的伤害。
王阳明给出的方法是：戒掉主观，人尽量不要把自己代入。
用旁观者的角度，来看待这个问题，人的情绪就会减弱很多。
苏轼有云：
不识庐山真面目，只缘身在此山中。
学会旁观，让自己跳出来，人生才能不被情绪控制，不被愠怒左右。