文章目錄
一、gcc 演示翻譯環(huán)境
二、動靜態(tài)鏈接庫
三、gcc 選項匯總
一、gcc 演示翻譯環(huán)境
我們寫的代碼如何編譯？這就要用到我們今天講的內(nèi)容 —— gcc 編譯器。
在 Linux 中，C 語言用 gcc 編譯；C++ 用 g++ 編譯。
對于一個 C 程序，從源文件到形成可執(zhí)行程序一共要進行四步：預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接 。這四步過程被稱為 翻譯環(huán)境 。
接下來，我們用 gcc 分別演示這四個過程。
1、預(yù)處理
在預(yù)處理中，需要完成頭文件的展開、宏替換、去注釋、條件編譯等工作。
經(jīng)過預(yù)處理后，當前文件還是 C 語言，只不過變得更加精簡。
預(yù)處理指令 ：
gcc -E file.c -o file.i樣例程序 ：
進行預(yù)處理 ：
預(yù)處理之后生成 .i文件，分別打開 .c 和 .i 文件進行對比 ：
我們發(fā)現(xiàn)代碼變?yōu)榘税俣嘈校@是因為頭文件 # 被展開，同時預(yù)處理的其他過程也都進行了。
2、編譯
當程序在編譯時，gcc 會檢查代碼是否有語法錯誤，了解代碼基本內(nèi)容，檢查無誤就會把代碼翻譯為匯編語言。
匯編語言中包含源文件的部分內(nèi)容，所以也可以說該文件為 C 語言匯編代碼 。
編譯指令 ：
gcc -S myfile.i -o myfile.s通過源文件 .c 也可以形成編譯后的文件，指令為 gcc -s .c -o .s，但是我們?yōu)榱搜菔具^程的連續(xù)性，我們統(tǒng)一從上次生成的文件開始執(zhí)行指令。
進行編譯 ：
觀察 .s 文件內(nèi)容：
語句含有 c 語言的樣子；而下部分框起來的語句則是匯編代碼，由此證明在編譯過后生成的文件為 C 語言匯編代碼。
3、匯編
匯編之后會把匯編語言轉(zhuǎn)換為二進制文件。
這里的二進制文件可以說是 可重定位二進制文件 。該文件不能被執(zhí)行，類似于 上的 .obj 文件。
這一步知識把我們自己的代碼翻譯為二進制目標文件。
由于機器只認識二進制文件，所以換言之，這一步就是把人能看懂的文件，翻譯成機器能看懂的，就是 生成機器可識別代碼 。
匯編指令 ：
gcc -c myfile.s -o test.o進行匯編 ：
觀察.o 內(nèi)容：
打開文件發(fā)現(xiàn)什么都看不懂。
這就是二進制文件，計算機可以識別該文件。
那么該文件可以執(zhí)行嗎？
不可以執(zhí)行，報錯信息為權(quán)限被拒絕，通常為權(quán)限不夠。那這怎么證明該文件不能執(zhí)行？
我們將其提權(quán)試試：
然后再次 ./.o 執(zhí)行該文件：
仍然執(zhí)行失敗，并報錯：無法執(zhí)行該二進制文件。所以這就證明我們的結(jié)論：匯編生成的二進制文件不可執(zhí)行！
4、鏈接
鏈接過程就是將程序和對應(yīng)的庫鏈接起來，編譯器會自動識別語言。
鏈接指令 ：
gcc myfile.o -o myfile進行鏈接 ：
再執(zhí)行生成的可執(zhí)行程序 ：
5、總結(jié)
我們這邊將翻譯過程按步執(zhí)行只是為了讓小伙伴們理解程序由源代碼到可執(zhí)行程序的一個過程。
實際上，在我們?nèi)粘＞幾g代碼只需要 gcc .c 就可以一步生成可執(zhí)行文件。
再提供一個記憶方式：
對于 預(yù)處理、編譯、匯編 三步的選項分別為 ESc ，可以與鍵盤上的 esc 鍵來幫助記憶，區(qū)別前兩個字母是大寫。而生成的文件后綴分別為 iso 可以利用國際標準化組織（ISO）來記憶。
二、動靜態(tài)鏈接庫 1、庫的認識
首先清楚一點，我們寫的代碼里面經(jīng)常會用庫函數(shù)，這些調(diào)用接口的方式是我們寫的，但是這些庫函數(shù)的底層實現(xiàn)不是我們寫的，而這中間就有一個調(diào)用庫的過程。
在鏈接的過程中，需要對形成的二進制文件和庫文件進行合并從而形成可執(zhí)行程序，這邊就調(diào)用了庫。庫是能成功編譯的必要條件。
我們一直在使用庫，至少是語言上的庫。
比如上方鏈接生成的可執(zhí)行程序 file ，它就依賴了庫。
通過 ldd ，就可以查看該程序依賴了哪些庫：
不僅程序依賴庫，我們在 linux 下能進行代碼編寫也是因為內(nèi)置了庫。linux 默認有語言級別的頭文件，和語言對應(yīng)的庫。
通過 ls /usr// 就可以看到系統(tǒng)的內(nèi)置的頭文件，我們通過頭文件就可以根據(jù)庫函數(shù)，找到對應(yīng)的方法，從而鏈接到正確的庫：
在linux 下，庫分兩種 ：
靜態(tài)庫，格式為 .a 。
動態(tài)庫，格式為 .so 。
基于上面的格式，不同的庫還可能會有版本，例如 程序就依賴了libc.so.6 ，后面的 .6 就是版本：
并且我們發(fā)現(xiàn)可執(zhí)行程序依賴的就是 .so 動態(tài)庫。
對于動靜態(tài)庫，以lib 為前綴，.a/.so 為后綴，掐頭去尾就是名稱。例如 libc.so.6 ，它的名字就是 c ，是 c 語言內(nèi)置庫。
而以上動靜態(tài)庫的后綴為 linux 上特有的后綴劃分；如果是 下靜態(tài)庫為 lib ，動態(tài)庫為 dll 。
不止可執(zhí)行程序，就連指令也依賴于庫，我們觀察幾個指令：
常用的 ls, tar 它們都依賴于庫，甚至還依賴于 c 庫。
由此發(fā)現(xiàn)，指令和 c 程序一樣，都依賴與庫。所以我們可以將指令看待為：指令是程序，是工具，也是“指令(字面意思)” 。
雖然從編譯角度來說，指令和我們寫的 c 程序沒有任何區(qū)別，但是從功能上來說確是天差地別。
講了這么多c標準庫有靜態(tài)和動態(tài)庫，實際上也就是一句話，庫是必要的，并且?guī)旆譃閯討B(tài)庫和靜態(tài)庫 。
2、鏈接方式
Linux 的鏈接方式就兩種：
而 Linux 默認的鏈接方式為 動態(tài)鏈接 ，我們來證明一下：
用 指令查看 文件的類型：
我們發(fā)現(xiàn)生成的可執(zhí)行程序默認就是采用的 動態(tài)鏈接 。
那么為什么采用靜態(tài)鏈接而不采用動態(tài)鏈接？這里面有什么原因？
我們先了解一下動靜態(tài)庫。
3、動態(tài)庫與靜態(tài)庫
動態(tài)庫對應(yīng)的鏈接方式為動態(tài)鏈接；靜態(tài)庫對應(yīng)的鏈接方式為靜態(tài)鏈接。
動態(tài)鏈接必須使用動態(tài)庫，靜態(tài)鏈接必須使用靜態(tài)庫。
動態(tài)庫優(yōu)缺點：
動態(tài)庫也可以說是共享庫。動態(tài)庫在鏈接的時候，并沒有把相應(yīng)的庫文件加載到可執(zhí)行程序中，而是在運行的時候，拷貝庫中所需代碼的地址到可執(zhí)行程序中相關(guān)的位置。
通過這種鏈接方式，使用動態(tài)庫就大大節(jié)省了內(nèi)存損耗。
但是這也帶來一個缺點，由于動態(tài)庫鏈接時，是通過地址鏈接的。所以只要我們的動態(tài)庫缺失，程序便無法運行。
靜態(tài)庫優(yōu)缺點：
靜態(tài)庫則是在編譯鏈接時c標準庫有靜態(tài)和動態(tài)庫，把庫文件的代碼全部加載到可執(zhí)行程序中。
這種鏈接方式導(dǎo)致生成文件體積龐大。若文件數(shù)目一多，到時候內(nèi)存就會被占用很多。
但是這也有一個優(yōu)點，這樣就使得程序不依賴于庫了。即使庫出了問題，也沒事，因為我們已經(jīng)將代碼加載到程序中了。
通過上面，我們發(fā)現(xiàn)，動態(tài)庫可以大大節(jié)省內(nèi)存開銷，并且一般對應(yīng)的動態(tài)庫并不會出問題，再衡量可執(zhí)行程序很多的情況，動態(tài)鏈接其實是最好的鏈接方式。
所以 Linux 默認是采用動態(tài)鏈接的鏈接方式。
4、兩種鏈接方式的使用
對于動態(tài)鏈接，我們已經(jīng)使用過了，比如上文生成的 文件，就是動態(tài)鏈接生成的。
而靜態(tài)鏈接則需要通過特定方式來使用，并且 Linux 默認只裝了動態(tài)庫，靜態(tài)庫是沒裝的，所以先安裝一下：
sudo yum install -y glibc-static安裝完畢后，就可以使用了。
靜態(tài)鏈接的使用方式為：
gcc myfile.c -o myfile-static -static我們發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)鏈接后生成的可執(zhí)行程序的體積非常大。
再用 file - 查看一下文件類型：
就變成 ：靜態(tài)鏈接了。
三、gcc 選項匯總
gcc 常用的選項和操作也就是 -o 選項還有 gcc file 直接生成可執(zhí)行程序。
下面對其他選項做出一些補充：
-E ：只激活預(yù)處理,這個不生成文件,你需要把它重定向到一個輸出文件里面
-S ：編譯到匯編語言不進行匯編和鏈接
-c ：編譯到目標代碼
-o ：文件輸出到文件
- ：此選項對生成的文件采用靜態(tài)鏈接
-g ：生成調(diào)試信息。GNU 調(diào)試器可利用該信息
- ：此選項將盡量使用動態(tài)庫，所以生成文件比較小，但是需要系統(tǒng)由動態(tài)庫
-O0 ：不做任何優(yōu)化，這是默認的編譯選項。
-O1 ： 對程序做部分編譯優(yōu)化
-O2 ：是比O1更高級的選項，進行更多的優(yōu)化
-O3 ：比O2更進一步的進行優(yōu)化
-w ：不生成任何警告信息
-Wall： 生成所有警告信息