GCC基本概念及实践（1）

GCC，是指GNU C compiler，是不是仅仅是C编译器，不是，它最早是C，现在可以支持很多语言。它的创建者是Richard Stallman，这位大牛就是GNU项目的开山者。1984年建立GNU 项目，并且为这个项目建立一个组织叫FSF（Free Software Foundation）。第一个版本的GCC于1987年发布，是第一个免费编译器软件支持portable ANSI C。现在GCC的版本经过二十多年的发展还在4.6版本，而且目前GCC已经发展出一个非常的架构，可以支持新型语言。了解GCC的最好方式就是登陆GCC官方网站。http://gcc.gnu.org

GCC作为一个成功的编译器，它具有一些非常特别的特点：

【1】GCC是一个可移植的编译器。它可以运行在绝大部分操作平台，也支持绝大部分CPU架构，特别是一些专用的如DSP等。

【2】GCC不仅仅是一个本地编译器，它同时支持交叉编译，这个就牛了。可以在一个不同架构的平台和CPU上产生出适合另一个平台另一种架构的执行文件。因此GCC大量用于嵌入式软件开发。

【3】GCC本身是C开发，当然现在在其源代码中也有很多C++，从先有鸡后有蛋这个角度，是很让人费脑子的，但实际上它是一个逐渐开发的过程。最开始肯定是汇编，然后有C，再然后慢慢演进去了。GCC可以用前一版本的GCC来编译下一个版本的GCC。

【4】GCC是模块化设计，非常容易支持新语言和新架构。

【5】GCC是免费的，GNU GPL的授权，

知道了GCC的一些基本历史之后，因为GCC从根本上来说同VISUAL Studio的CL一样，它是一个工具，它是用来编译一段C源程序的。如下所示：

从上图中可以看出，GCC编译一个源文件，直接跟上源文件，产生文件用-O指示，如果没有指定，缺省是a.out。同其它工具一样，gcc也具有丰富的选项功能，其中-Wall是代码检查。后面还会学过更多的编译选项。

通常源程序不止一个文件，编译时可先顺序依次编译。从编译的角度，我们知道一个源代码绎预处理过程生成一个中间文件，然后这个中间文件进行汇编生成汇编代码，汇编经过编译生成的是对象文件，然后对象文件进行连接就成了可执行文件。GCC支持这个过程是通过不同的选项来实现的。如下图：

如果想要查看详细过程，可以通过-v选项进行查看。

正如前面所说，现代软件都是非常复杂，不可能一个功能在一个文件中实现，都是由多个源文件实现的。因此使用GCC进行多个文件编译时，需要处理相关的include文件的搜索路径问题。这是一个经典问题，其实也非常简单，就是一个查找路径。所谓路径也就是你这个头文件所在目录。

源程序分成多个文件，一方面不仅是在编写时更清晰，另一方面在编译时也会带来性能提高，GCC在编译时，当然包括任何一种C编译器，它都要经过预处理、汇编、编译及连接等过程，在这些过程，通常连接比编译要快得多，因为编译它需要进行预处理，这个过程需要进行路径搜索和宏定义替换，耗时较多。GNU提供了GNU Make工具，这个工具它进行调用GCC编译时，它有一个基本判断就是源码的修改时间与对象文件时间的先后，如果源码时间在对象时间之后，它通常是不在对源码进行连接之前的工作。当多个源码一起编译或者多个源码一起连接时，通常需要考虑顺序问题，这个问题在现代编译器中不再重要，但是还是要遵循调用在前，实现在后的。

我们知道开发一个C语言程序或者一个C++语言程序，它需要依赖于两个外在条件，第一个在编译阶段，对单个源文件来说，它需要知道它所include进来的头文件的路径，知道了这些头文件才能进行预处理。第二在连接阶段，连接的外在库在哪。首先我们要了解一个库，库在C语言中就是一个预先编译好的特定平台的对象文件，它可以直接跟程序进行连接。比喻我们学习C语言时最常用的数学函数库和标准输入输出函数库。这些对象文件通常随便操作系统或者编译器默认安装在指定目录下，如LINUX的/usr/local/lib或/usr/lib或/lib下。对象库文件形式前面我们学习了一种.o结尾的文件，还有以.a结尾的表态压缩库（一个.a中通常包含多个.o)，最后是以.so结尾的动态链接库。通常外在库不在系统指定的目录下就需要在编译时进行指定，在命令行中指定的方式有两种，一种是文件库的全路径名，另一种是简单写-lm，这时连接器将在标准目录下进行搜索。如下所示：

特别需要提到一点，就是通过指定连接库文件可以避免同样函数在不同库中的重复定义。

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这里也存在一个多个外在库问题，其排放顺序同前面一样，也是源码在前，调用在前，实现在后这个顺序。这里所有编译器共用的顺序。但现代编译器可以不是很重要，接下来我们了解第二个问题，就是这些库，通常其中的函数都是有声明文件，这些声明文件通常是以.h结尾存在一些特定目录中。GCC在预处理时是需要查找这些文件，并将这些内容拷贝进去。缺省情况GCC查找头文件的路径是/usr/local/include 和/usr/include。当然这还取决于系统架构如64bitOS通常是lib64。前面两个都是讲的系统指定的，如果这些库和头文件放在其它目录时，可以通过-I和-L来指定特定目录。从程序移植性角度来说，通常不要在头文件include时写死文件路径名称。

我们前面讲了两种关于外在头文件和外在库的指定方式，还有一种是通过修改系统环境变量来指定系统缺省路径。这里有两个环境是头文件：C_INCLUDE_PATH（用于C）,CPLUS_INCLUDE_PATH（用于C++)，库 LIBRAY_PATH用于静态，LD_LIBRAY_PAT用于动态。