【Linux】第八站：gcc和g++的使用

一、解决sudo命令的问题

当我们使用一个新的普通用户想要对一条指令进行提权的时候，我们会遇到如下问题，显示不被信任

所以我们现在需要做的就是将我们的该用户添加到系统的白名单中

这个白名单在下面这个路径下

/etc/sudoers

当然我们不可以用普通用户去访问，因为我们可以看到这个文件的权限是这样的

所以我们需要用root账号去进行修改

进入以后，我们在第100行可以看到这个

然后我们只需要修改添加一行即可

然后我们在回到这个普通账号，我们就可以使用sudo进行提权了，以root的身份进行创建文件，我们也可以看到，我们创建的文件的拥有者就是root

二、Linux编译器-gcc/g++

gcc智能用来编译c语言，g++即可用来编译c语言，又可用来编译c++

但我们一般用gcc编译c,g++编译c++

1.gcc的使用

当我们写好代码以后直接

gcc test.c

然后它会自动生成一个可执行程序a.out这个可执行程序的名字不重要，关键是它的属性具有可执行权限

然后我们直接使用如下命令，就可以进行运行了

./a.out

如下所示

2.g++的使用

g++的使用与gcc是十分类似的

不过我们需要先安装一下g++

yum install gcc gcc-c++

安装以后，我们就可以使用g++编译c++代码了，它默认生成的就是a.out文件

三、gcc编译链接过程

我们知道执行一个c程序需要经过一下几个步骤

• 预处理
• 编译（生成汇编）
• 汇编（生成机器可识别代码）
• 链接（生成可执行文件或库文件）

1.预处理

在预处理过程中，会有如下操作

1. 去掉注释
2. 头文件展开
3. 宏替换
4. 条件编译

我们先来展示前三点

我们需要先输入如下指令

gcc -E test.c -o test.i

选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。

选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

最后我们就可以观察到了前三点的现象

这里，我们还需要了解的一点是，我们为什么可以在windows或者linux上进行C/C++或者其他形式的开发呢？

这是因为我们的系统中一定要提前或者后序安装上，C/C++开发相关的头文件，库文件

而这些文件就在下面的路径中

/usr/include

然后我们可以打开一下比如stdio.h

vim /usr/include/stdio.h

我们可以看到大概有900多行的代码

而我们前面的头文件展开，就是将这里面的内容全部拷贝到test.i中

其实我们在安装vs2022的时候，还在安装的时候，就要选择对应的开发包，同步也在下载C的头文件和库文件

也就是说，在windows也同步有着对应的文件

还有条件编译，也会在预处理阶段给解决掉

gcc -E test.c -o test.i

不过对于宏，我们也可以在编译时候去定义的

gcc -E test.c -o test.i -DDEBUG

而条件编译的作用就是

比如vs2022有社区版和专业版，而公司不可能会专门维护两份代码，所以社区版只是专业版裁剪掉了某些功能得到的，而这个裁剪用的就是条件编译

2.编译（生成汇编）

在我们与预处理完以后，我们的代码其实还是C语言

所以我们下一步就是生成汇编

gcc -S test.i -o test.s

不过我们也可以从test.c直接生成汇编

gcc -S test.c -o test.s

生成以后，里面就是这个东西

在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言

3.汇编（生成机器可识别代码）

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件

• 在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了

gcc -c test.s -o test.o

不过我们可以看到里面全是乱码

这是因为这个.o文件是二进制文件，而vim是文本编辑器。

所以我们可以使用二进制查看工具比如od

4.链接（生成可执行文件或库文件）

我们直接将所有的目标文件进行链接起来即可

gcc test.o -o mytest

最终这个mytest就是我们的可执行文件

对于生成可执行程序这里，还有很多种方式

首先就是直接生成

gcc test.c

这种方式最终生成的可执行程序是a.out

第二种方式是这样的

gcc test.c -o test

这种方式就和前面比较相似，直接将.c文件变成一个可执行程序test

这种方式我们也是最为推荐的

不过也可以这样写，无论如何-o后面跟的永远都是最终的可执行程序

gcc -o test test.c

5.一些选项的意义

gcc -E test.c -o test.i

这个-E的意思是告诉gcc，从现在开始进行程序的翻译，将预处理工作做完就停下来，不要往后走了！

gcc -S test.i -o test.s

从现在开始进行程序的翻译，将编译工作做完，就停下来

gcc -c test.s -o test.o

从现在开始进行程序的翻译，将汇编工作做完，就停下来

我们最终形成的这个test.o文件就是可重定位目标二进制文件，简称目标文件，在windows下他就是.obj文件；还需要注意的是这个文件不可以独立执行，虽然已经是二进制文件了，但是还需要经过链接才能执行

gcc test.o -o test

上面就是链接的过程，可将重定位目标二进制文件，和库进行链接形成可执行程序

四、库

1.关于库的一些认识

我们知道，我们写完程序后最终要有链接过程，链接要与我们的头文件进行链接，而头文件的一些方法是由库给提供的

比如我们C语言的标准库在这里路径下

/usr/lib64/libc.so

所以这个C语言标准存在的本质就是一个文件，它有自己的路径

在linux种这个库有以.so结尾的，也有以.a结尾的

LInux：.so（动态库） .a（静态库）

windows : .dll（动态库） .lib（静态库）

所以我们上面的就是Linux系统默认的动态库

一般我们这个库是有自己的命名规则的：libname.so.XXX

这个命名中只有最开头的name这四个是不同的，所以我们只需要它就可以了

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

所以现在回过头来

• 方法的实现就是在库当中的！

• 库其实就是把源文件（.c），经过一定的翻译，然后打包，只给你提供一个文件即可，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== 我们的软件

有了库就可以不用做很多重复的工作，可以站在巨人的肩膀上了

而我们在使用gcc的时候，是不用手动的去链接它的库的，gcc天生就是链接c语言的，里面早已经处理好了

对于gcc，它默认找的是c语言的库，所以它无法编译c++代码

2.与库的链接

我们的.o文件和库是如何链接的呢？

我们的链接方式有两种

1. 动态链接
2. 静态链接

1>动态链接

假如小明今年刚刚考上了高中，它比较喜欢玩游戏。

所以他问他的学长，哪里有网吧。

小明在某一天个自己列了一个清单：完成物理作业、数学作业、语文作业、玩游戏…

然后小明就像一个可执行程序一样，一条一条的完成，当遇到玩游戏的时候，由于之前学长（编译器）告诉过他网吧在哪里，所以他就可以去网吧玩游戏。然后打完以后再返回原来的程序中继续执行

在这个过程中，学长就像一个编译器，存储着地址，告诉小明去哪里找，小明就像一个可执行程序，网吧就像一个库，当去执行游戏的操作时候，就会跳转到对应的库执行，执行完毕以后返回到代码调用出，这个过程就是动态链接的过程。

网吧这个库也就是一个动态库，也称作共享库（因为可以有很多人去像小明一样），所以网吧只要一个就可以了

假如有一天网吧被查封了，那么就糟糕了，所有人都玩不了游戏了

所以说动态库不能缺失，一旦对应的动态库缺失，影响的不止一个程序，可能导致很多程序都无法正常运行！

我么可以用ldd指令去查看某一个可执行程序它所依赖的动态库

如果一旦我们将这个库给删掉了，那么我们这个程序就无法跑了

其实我们系统中的很多指令就是用C/C++写的，因为他们本身就是可执行程序（大部分的指令都是用c语言写的）

2>静态链接

继续前面的故事，网吧被查封了以后

大家都没法上网了，于是这个老板开始了卖电脑

于是很多人都去自己买了电脑。

这时候当我们想要去上网的时候，直接用自己的电脑就可以了，再也不用去网吧了

上面的这种方式其实就是静态链接

这个电脑店就是静态库

并不像之前的动态一样给一个地址，然后去找动态库；而是直接将静态库里面的方法给拷贝过来。

当未来这个电脑店再次被查封的时候，也不会影响到我们了。我们也不关心它

在编译器使用静态库链接的时候，会使自己的方法拷贝到目标程序中，该程序以后不用再依赖静态库了！

3.验证

如下所示，是关于动态链接的验证

在linux中，编译形成可执行程序，默认采用的就是动态链接–需要提供动态库

如下是关于静态链接的验证

静态链接时需要加上-static选项

gcc test.c -o test_static -static

在linux中，如果要按照静态链接的方式，进行形成可执行程序，需要给添加static选项 — 也要提供静态库

不过在我们的系统中一般是默认没有安装静态库的

我们可以用如下命令去安装

sudo yum install -y glibc-static

我们可以明显的感觉到，静态链接以后，体积变大了。

如果使用ldd，会显示不是动态的可执行程序

前面是关于c语言的静态库，我们也可以装一下c++的静态库

sudo yum install -y libstdc++-static

4.一些问题

1. 如果我们没有静态库，但是我们就要-static，行不行呢？

其实是不行的

2. 如果我们没有动态库，只有静态库，而且gcc能找到静态库，能成功编译吗？

是可以的，因为gcc默认优先动态链接。-static的本质其实是改变优先级

注意：我们的程序不一定是纯的全部动态链接或者静态链接的，有可能是混合的

-static可以使得所有的链接要求全部变为静态链接，即只适配一次

5. file指令

我们可以直接使用file指令去查看是动态链接还是静态链接

6.动静态链接的优缺点

动态库的优点

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）

动态库的缺点

动态库一旦缺失，导致各个程序都无法运行

静态库的优点

静态库，不依赖库，程序可以独立运行

静态库的缺点

体积大，比较消耗资源

五、debug和release

我们已经很清楚，debug可以被追踪调试

这是因为在形成可执行程序的时候，添加了debug信息

而release就无法进行调试

这就注定了debug的体积比较大

我们的gcc默认是release版本的，如果我们要生成debug版本的，要加上-g选项

我们可以看到，无论是静态的还是动态的，在debug下都是要大一点的

我们可以去验证一下

我们可以用如下指令去将我们的可执行程序给以一种格式呈现出来

readelf -S test_debug

然后我们结合管道，就可以看到，原来的是没有debug信息，而用debug的是有debug信息的

扩展

可执行程序形成的时候，不是无序的二进制构成，是有自己的格式的，—可执行程序有自己的二进制格式—ELF格式