在Ubuntu下编译 C++与Fortran

GCC 是 GNU 编译器集合（GNU Compiler Collection）的首字母缩写词。GNU 编译器集合包含 C，C++，Objective-C，Fortran，Java 和 Ada 的前端以及这些语言对应的库（libstdc++，libgcj，……）。

前面我们只涉及到 C 语言，那么如何用 gcc 编译其他语言呢？本节将简单介绍 C++ 和 Fortran 编译的例子。

首先我们尝试编译简单的 C++ 的经典程序 Hello world：

#include <iostream>
int main(int argc,char *argv[])
{
    std::cout << "hello, world" << std::endl;
    return 0;
}

将文件保存为‘hello.cpp’，用 gcc 编译，结果如下：
$ gcc -Wall hello.cpp -o hello /tmp/cch6oUy9.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)': hello.cpp:(.text+0x23): undefined reference to `std::ios_base::Init::Init()' /tmp/cch6oUy9.o: In function `__tcf_0': hello.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()' /tmp/cch6oUy9.o: In function `main': hello.cpp:(.text+0x8e): undefined reference to `std::cout' hello.cpp:(.text+0x93): undefined reference to `std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)' /tmp/cch6oUy9.o:(.eh_frame+0x11): undefined reference to `__gxx_personality_v0' collect2: ld returned 1 exit status

出错了！！而且错误还很多，很难看懂，这可怎么办呢？在解释之前，我们先试试下面的命令：
$ gcc -Wall hello.cpp -o hello -lstdc++

噫，加上-lstdc++选项后，编译竟然通过了，而且没有任何警告。运行程序，结果如下：
$ ./hello hello, world

通过上节，我们可以知道，-lstdc++ 选项用来通知链接器链接静态库 libstdc++.a。而从字面上可以看出，libstdc++.a 是C++ 的标准库，这样一来，上面的问题我们就不难理解了──编译 C++ 程序，需要链接 C++ 的函数库 libstdc++.a。

编译 C 的时候我们不需要指定 C 的函数库，为什么 C++ 要指定呢？这是由于早期 gcc 是指 GNU 的 C 语言编译器（GNU C Compiler），随着 C++，Fortran 等语言的加入，gcc的含义才变化成了 GNU 编译器集合（GNU Compiler Collection）。C作为 gcc 的原生语言，故编译时不需额外的选项。

不过幸运的是，GCC 包含专门为 C++ 、Fortran 等语言的编译器前端。于是，上面的例子，我们可以直接用如下命令编译：
$ g++ -Wall hello.cpp -o hello

GCC 的 C++ 前端是 g++，而 Fortran 的情况则有点复杂：在 gcc-4.0 版本之前，Fortran 前端是 g77，而gcc-4.0之后的版本对应的 Fortran 前端则改为 gfortran。下面我们先写一个简单的 Fortran 示例程序：

C     Fortran 示例程序
      PROGRAM HELLOWORLD
      WRITE(*,10)
   10 FORMAT('hello, world')
      END PROGRAM HELLOWORLD

将文件保存‘hello.f’，用 GCC 的 Fortran 前端编译运行该文件
$ gfortran -Wall hello.f -o hello $ ./hello hello, world

我们已经知道，直接用 gcc 来编译 C++ 时，需要链接 C++ 标准库，那么用 gcc 编译 Fortran时，命令该怎么写呢？
$ gcc -Wall hello.f -o helloworld -lgfortran -lgfortranbegin

注意：上面这条命令与 gfortran 前端是等价的（g77 与此稍有不同）。其中库文件 libgfortranbegin.a (通过命令行选项 -lgfortranbegin 被调用) 包含运行和终止一个 Fortran 程序所必须的开始和退出代码。库文件 libgfortran.a 包含 Fortran 底层的输入输出等所需要的运行函数。

对于 g77 来说，下面两条命令是等价的（注意到 g77 对应的 gcc 是 4.0 之前的版本）：
$ g77 -Wall hello.f -o hello $ gcc-3.4 -Wall hello.f -o hello -lfrtbegin -lg2c

命令行中的两个库文件分别包含 Fortran 的开始和退出代码以及 Fortran 底层的运行函数。