编译与调试：C++编译与调试过程

C++编译过程

C语言的编译过程到底是怎样的，gcc命令其实依次执行了四步操作：

1.预处理(Preprocessing)：将所有的#include头文件以及宏定义替换成其真正的内容

2.编译(Compilation)：将经过预处理之后的程序转换成特定汇编代码(assembly code)的过程。

3.汇编(Assemble)：汇编过程将上一步的汇编代码转换成机器码(machine code)，这一步产生的文件叫做目标文件，是二进制格式。gcc汇编过程通过as命令完成：

4.链接(Linking)：链接过程将多个目标文件以及所需的库文件(.so等)链接成最终的可执行文件(executable file)。

 

C/C++编译器有哪些？

首先是如雷贯耳的,包括MSVC、GCC、Cygwin、MingW（Cygwin和MingW的英文发音），另外还有些小众和新秀，像ICC（Intel C/C++ Compiler）、BCC（Borland C/C++ Compiler，快销声匿迹了）、RVCT（ARM的汇编/C/C++编译器，内置在ARM的IDE——RVDS中）、Pgi编译器……其实有一大串，我们只要熟悉常用的最强大的几款就可以了。

主流C/C++编译器|编译环境简介

MSVC

MSVC是微软Windows平台Visual Studio自带的C/C++编译器。

优点：对Windows平台支持好，编译快。

缺点：对C++的新标准支持得少。

GCC

GCC原名GNU C Compiler，后来逐渐支持更多的语言编译（C++、Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go等），所以变成了GNU Compiler Collection（GNU编译器套装），是一套由GNU工程开发的支持多种编程语言的编译器。GCC是自由软件发展过程中的著名例子，由自由软件基金会以GPL协议发布，是大多数类Unix（如Linux、BSD、Mac OS X等）的标准编译器，而且适用于Windows（借助其他移植项目实现的，比如MingW、Cygwin等）。GCC支持多种计算机体系芯片，如x86、ARM，并已移植到其他多种硬件平台。

优点：类Unix下的标准编译器，支持众多语言，支持交叉编译。

缺点：默认不支持Windows，需要第三方移植才可用于Windows。

Cygwin

Cygwin是一个Windows下Unix-like模拟环境，具体说就是Unix-like接口（OS API，命令行）重定向层，其目的是不修改软件源码仅重新编译就可以将Unix-like系统上的软件移植到Windows上（这个移植也许还算不上严格意义上的无缝移植）。始于1995年，最初作为Cygnus软件公司工程师Steve Chamberlain的一个项目。

和GCC的关系：Cygwin是让Windows拥有Unix-like环境的软件而不是编译器，GCC是安装在Cygwin上的编译器。

优点：可以比MingW移植更多的软件到Windows上，对Linux接口模拟比MingW全面。

缺点：软件运行依赖cygwin1.dll，速度受点影响。

 注意：Unix-like模拟环境不是Unix虚拟环境，很多论述中都声称Cygwin是在Windows上尽可能模拟类Unix环境，这容易造成误解，好像类Unix的elf程序可以直接运行在安装了Cygwin的Windows上一样。Cygwin和Wine的思路是不同的。在Windows+Cygwin上你可以像类Unix那样使用命令行和编程，但elf等非exe格式的程序是不能被Cygwin运行的，所以Cygwin和Unix虚拟机、Wine是完全不同的，叫Unix-like环境，模拟非虚拟，是有限的选择性的模拟，请不要误解。

MingW

MingW（Minimalist GNU on Windows）是一个Linux/Windows下的可以把软件源码中Unix-like OS API调用通过头文件翻译替换成相应的Windows API调用的编译环境，其目的和Cygwin相同。从而把Linux上的软件在不修改源码的情况下编译为可直接在Win下执行的exe。

和GCC的关系：MingW是编译环境，不是编译器，GCC是MingW中的核心组成。

优点：在Win下可以和Linux一样的方式编译C/C++源码，可以说是Win版的GCC，其生产的Windows PE程序相比Cygwin不依赖任何第三方库，比Cygwin纯粹，理论上也更快速。

缺点：编译速度、编译出的程序在算法上可能都比MSVC慢。

注意：与Windows下其它编译器不同的是，MinGW与Linux下广泛使用的GNU近乎完全兼容，这意味着，在Linux下如何编译源代码，在MinGW中也可以以完全相同的方式编译。有些Linux下的开发人员（比如开源阵营）发布的源代码通常只提供Linux下的编译方式，而不提供Windows下的编译方式（这可能与其不熟悉windows操作系统有关），但确实有不少用户需要在在Windows下编译使用此源代码。这在种情况下，如果Windows用户想用VC、BC等编译器编译该源代码，必须重写Makefile（各种编译器所支持的Makefile不尽相同），工作量比较大不说，还很难保证不出错。MinGW的出现，提供了两个平台下的“跨平台编译方案”。MinGW与MSYS相配合，连./configure都有了。与GNU不同的是，MinGW编译生成的是Windows下的可执行文件（.exe）或库文件（.dll,.lib）——不过编译过程中的的中间文件仍然是.o文件，而不是.obj文件（这当然无所谓了，中间文件嘛，编译完成后就没有用了）。

如何从Unix-like系统向Windows系统移植软件？

现代操作系统包括Windows和Linux的基本设计概念，像进程线程地址空间虚拟内存这些都大同小异，二者之上的程序之所以不兼容，主要是它们对这些功能具体实现上的差异：

首先，是可执行文件的格式，Window使用PE的格式，并且要求以.EXE为后缀名，Linux则使用Elf。

其次，操作系统API也同，比如，Windows用CreateProcess()创建进程，而Unix-like系统则使用fork()，其他还有很多诸如spawn、signals、select、sockets等。

分析之后可知，要把Unix-like系统上的软件移植到Windows上，有几种思路：

第一种：修改软件源码并重新编译，这个方法最笨，类Unix下大量的软件要修改工作量很大，编译生成目标平台可执行文件格式。

第二种：不修改软件源码但把类Unix接口调用悄悄替换为WinAPI，还是需要重新编译，编译生成目标平台可执行文件格式。

第三种，无缝移植的运行环境，无需重新编译，在一种OS上建立另一中OS的应用软件虚拟环境（和虚拟机不一样），比如Wine（把Windows上的可执行程序直接原样移植到Linux上）。

C++调试跟踪工具

gdb###

gdb是Linux环境下最强大的调试工具，可以调试未运行的程序或者正在运行的程序，还可以分析程序崩溃的coredump文件，这些的前提是，程序在编译时添加了-g选项打开了调试信息。

vs等编程工具中自带的debug 调试工具

vc或者vs等编程工具中自带的debug 调试工具，这种和编程结合在一起的调试工具有一点好处是，可以迅速定位到实际的错误代码，方便修改。

windbg

使用专门的调试工具，比如ollydbg ，windbg等，这些调试工具普遍功能更加强大，在未知源码的调试中比较好用。