GCC编译器

一：GCC编译器介绍

        在Linux上写过C并且编译过的同学想必一定要和GCC打交道，可能刚接触的同学只知道GCC是一款编译工具。其实GCC发展至今并不是一开始作者就想把GCC打造成如今一统江山的一个工具，而是给他的另一个宏伟计划的一个配套，所谓有心插花花不活，无心插柳柳成荫。

        上面的宏伟计划就是GNU，GNU's Not UNIX，由理查德·斯托曼于 1983 年发起。GNU 计划的最终目标是打造出一套完全自由（即自由使用、自由更改、自由发布）、开源的操作系统，并初步将其命名为 GNU 操作系统。GNU有个响亮的中文名：革奴计划，其logo是一头非洲牛羚。

        GNU 计划提出之初的发展并不是一帆风顺，虽然该计划为 GNU 操作系统量身定做了名为 Thr Hurd 的系统内核，但由于其性能比不上同时期诞生的 Linux 内核，最终 GNU 计划放弃 The Hurd 而选用 Linux 作为 GNU 操作系统的内核。在 Linux 内核的基础上，GNU 计划开发了很多系统部件，GCC 就是其中之一。

        早期 GCC 的全拼为 GNU C Compiler，即 GUN 计划诞生的 C 语言编译器，显然最初 GCC 的定位确实只用于编译 C 语言。但经过这些年不断的迭代，GCC 的功能得到了很大的扩展，它不仅可以用来编译 C 语言程序，还可以处理 C++、Go、Objective -C 等多种编译语言编写的程序。与此同时，由于之前的 GNU C Compiler 已经无法完美诠释 GCC 的含义，所以其英文全称被重新定义为  GNU Compiler Collection，即 GNU 编译器套件。

        GCC 编译器从而停止过改进。截止到今日（2023 年11 月），GCC 已经从最初的 1.0 版本发展到了 13.2版本，期间历经了上百个版本的迭代。作为一款最受欢迎的编译器，GCC 被移植到数以千计的硬件/软件平台上

GCC Releases- GNU Project

二：GCC的安装（Linux）

我们本次以Centos7为平台，演示如何安装GCC。

1：yum安装

        首先我们配置好yum源，可以配成国内的镜像，默认的Centos源是官方的源，可能也能用就是很慢。

        然后直接傻瓜式的命令安装

yum -y install gcc
yum -y install gcc-c++

        执行以上两条安装命令，就可以在 CentOS 系统中利用 gcc 命令来执行 C 语言程序，利用 g++ 命令来执行 C++ 程序。需要注意的是切勿认为 gcc 只能用来编译 C 语言程序，g++ 只能用于编译 C++ 程序，这是不对的。

        这种傻瓜式的安装固然很方便，但是经历过的同学都知道这样安装的版本一般都非常低，就以我的Centos7为例，默认安装的版本是4.8.5，对于没有高版本特性或者需要使用特定版本GCC的同学而言，4.8.5是够用的。

2：手动安装

        但是如果需要高版本或者特定版本的同学就需要手动安装了。和使用 yum 自动安装 GCC 编译器不同，手动安装 GCC 编译器需要提前到 GCC 官网下载指定版本的 GCC 源码安装包，读者可直接点击GCC源码包进行下载。值得一提的是，每个版本中都包含 2 种格式的压缩包，分别为 tar.gz 和 tar.xz，只是压缩格式不同，本节以 tar.gz 压缩包教大家安装 GCC 编译器。

1>本地先安装一个GCC（用于源码编译）,如果本地有可以跳过

yum install -y glibc-static libstdc++-static
yum install -y gcc gcc-c++

        第一行指令用于安装编译 C 和 C++ 代码所需的静态链接库；第二行指令用于安装编译 C 和 C++ 代码的 gcc 和 g++ 指令。 

2>下载GCC安装包

        将下载好的 gcc-10.1.0.tar.gz 安装包，将其解压至 /usr/local/ 目录下

 tar -xf gcc-10.1.0.tar.gz -C /usr/local/

 3>下载安装 GCC 所需要的依赖包

cd /usr/local/gcc-10.1.0
./contrib/download_prerequisites

注意，一定观察此命令的执行结果，保证其确实是将 gmp、mpfr、mpc 等依赖包成功下载下来，才能继续执行下面的安装步骤。

4>编译前的准备工作

手动创建一个目录，用于存放编译 GCC 源码包生成的文件

mkdir gcc-build-10.1.0
cd gcc-build-10.1.0

我们在 /usr/local 目录下手动创建了名为 gcc-build-10.1.0 的目录文件，并进入到该目录中。

由于 GCC 编译器支持多种编程语言的编译，而实际情况中我们可能只需要编译 1~2 种编程语言，因此需要对其进行必要的配置。通过执行如下指令，可以配置 GCC 支持编译 C 和 C++ 语言：

 ../gcc-10.1.0/configure --enable-checking=release --enable-languages=c,c++ --disable-multilib

 --enable-languages 用于设定 GCC 编译器支持编译的编程语言的类别，例如 c、c++、java、objc、obj-c++、go 等。

5>编译GCC

make

 注意，编译过程是非常耗时的，因此如果读者选用此方式安装 GCC，则在执行 make 命令时一定要安排合适的时间。

6>安装GCC

make install

执行完之后需要重启Linux

reboot

三：GCC常用的编译选项

-o outfile：指定输出文件名

-E：仅对源文件进行预处理，不进行编译，如果未指定-o选项则结果输出到标准输出

-S：对源文件进行预处理、编译，不进行汇编，如果未指定-o选项则结果保存到与.c文件同名的.s文件

-c：对源文件进行预处理、编译和汇编，不进行链接，如果未指定-o选项则结果保存到与.c文件同名的.o文件

-std=standard：指定语言标准版本

-D name[=definition]：预定义宏，如果省略定义则默认为1

-Wall：打开所有编译警告

-Werror：将所有警告当成错误

-Idir：将指定路径添加到头文件搜索路径列表

-Ldir：将指定路径添加到库文件搜索路径列表

-lxxx：手动指定函数库xxx参与链接
 

GCC编译优化：

gcc编译优化选项支持五种，分别是-O0、-O1、-O2、-Os和-O3。

-O0表示无优化，是默认选项。

-O1和-O2选项可以对程序进行部分编译优化，其中-O1选项尝试减小目标文件大小和缩短执行时间，而不显著增加编译时间；-O2选项增加了更多的优化选项，包括循环展开、内联函数等，会提高程序的执行性能。

-Os选项专门针对目标文件大小进行优化，执行所有不增加目标文件大小的-O2优化选项，并执行专门减小目标文件大小的优化选项。

-O3选项打开所有-O2的优化选项，并增加了循环展开、函数内联等更多的优化选项，以提高程序执行性能。

此外，还可以使用-fdefer-pop选项来延迟栈的弹出时间，以提高函数的调用速度。