2022年如何使用gcc编译器 .pdf

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1、如何使用 gcc 编译器?作者：Zhang Wei 翻译 2004-10-05 20:24:41 来自：linuxfocus目录:GCC rules 开始.预编译编译汇编连接另外两个重要选项调试小结站点链接摘要:要想读懂本文，你需要对C语言有基本的了解，本文将介绍如何使用gcc 编译器。首先，我们介绍如何在命令行方式下使用编译器编译简单的C源代码。然后，我们简要介绍一下编译器究竟作了那些工作，以及如何控制编译过程。我们也简要介绍了调试器的使用方法。GCC rules 你能想象使用封闭源代码的私有编译器编译自由软件吗？你怎么知道编译器在你的可执行文件中加入了什名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师

2、精心整理-第 1 页，共 9 页 -么？可能会加入各种后门和木马。Ken Thompson 是一个著名的黑客，他编写了一个编译器，当编译器编译自己时，就在 login程序中留下后门和永久的木马。请到这里 阅读他对这个杰作的描述。幸运的是，我们有了 gcc。当你进行configure;make;make install 时，gcc 在幕后做了很多繁重的工作。如何才能让 gcc 为我们工作呢？我们将开始编写一个纸牌游戏，不过我们只是为了演示编译器的功能，所以尽可能地精简了代码。我们将从头开始一步一步地做，以便理解编译过程，了解为了制作可执行文件需要做些什么，按什么顺序做。我们将看看如何编译C 程序

3、，以及如何使用编译选项让gcc 按照我们的要求工作。步骤（以及所用工具）如下：预编译(gcc-E)，编译(gcc)，汇编(as)，和 连接(ld)。开始.首先，我们应该知道如何调用编译器。实际上，这很简单。我们将从那个著名的第一个C程序开始。（各位老前辈，请原谅我）。#include int main()printf(Hello World!n);把这个文件保存为game.c。你可以在命令行下编译它：gcc game.c 在默认情况下，C 编译器将生成一个名为a.out的可执行文件。你可以键入如下命令运行它：a.out Hello World每一次编译程序时，新的a.out将覆盖原来的程序。你

4、无法知道是哪个程序创建了a.out。我们可以通过使用-o编译选项，告诉gcc 我们想把可执行文件叫什么名字。我们将把这个程序叫做game，我们可以使用任何名字，因为C 没有 Java那样的命名限制。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 9 页 -gcc-o game game.c game Hello World到现在为止，我们离一个有用的程序还差得很远。如果你觉得沮丧，你可以想一想我们已经编译并运行了一个程序。因为我们将一点一点为这个程序添加功能，所以我们必须保证让它能够运行。似乎每个刚开始学编程的程序员都想一下子编一个1000 行的程序，然后一次修改所有的错误。没有

5、人，我是说没有人，能做到这个。你应该先编一个可以运行的小程序，修改它，然后再次让它运行。这可以限制你一次修改的错误数量。另外，你知道刚才做了哪些修改使程序无法运行，因此你知道应该把注意力放在哪里。这可以防止这样的情况出现：你认为你编写的东西应该能够工作，它也能通过编译，但它就是不能运行。请切记，能够通过编译的程序并不意味着它是正确的。下一步为我们的游戏编写一个头文件。头文件把数据类型和函数声明集中到了一处。这可以保证数据结构定义的一致性，以便程序的每一部分都能以同样的方式看待一切事情。#ifndef DECK_H#define DECK_H#define DECKSIZE 52 typedef

6、 struct deck_t int cardDECKSIZE;/*number of cards used*/int dealt;deck_t;#endif/*DECK_H*/把这个文件保存为deck.h。只能编译.c文件，所以我们必须修改 game.c。在 game.c 的第 2 行，写上#include deck.h。在第 5 行写上deck_t deck;。为了保证我们没有搞错，把它重新编译一次。gcc-o game game.c 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 9 页 -如果没有错误，就没有问题。如果编译不能通过，那么就修改它直到能通过为止。预编译编译器

7、是怎么知道deck_t类型是什么的呢？因为在预编译期间，它实际上把deck.h文件复制到了game.c 文件中。源代码中的预编译指示以#为前缀。你可以通过在gcc 后加上-E选项来调用预编译器。gcc-E-o game_precompile.txt game.c wc-l game_precompile.txt 3199 game_precompile.txt 几乎有 3200 行的输出！其中大多数来自stdio.h包含文件，但是如果你查看这个文件的话，我们的声明也在那里。如果你不用-o选项指定输出文件名的话，它就输出到控制台。预编译过程通过完成三个主要任务给了代码很大的灵活性。1.把incl

8、ude 的文件拷贝到要编译的源文件中。2.用实际值替代 define 的文本。3.在调用宏的地方进行宏替换。这就使你能够在整个源文件中使用符号常量（即用DECKSIZE 表示一付牌中的纸牌数量），而符号常量是在一个地方定义的，如果它的值发生了变化，所有使用符号常量的地方都能自动更新。在实践中，你几乎不需要单独使用-E选项，而是让它把输出传送给编译器。编译作为一个中间步骤，gcc 把你的代码翻译成汇编语言。它一定要这样做，它必须通过分析你的代码搞清楚你究竟想要做什么。如果你犯了语法错误，它就会告诉你，这样编译就失败了。人们有时会把这一步误解为整个过程。但是，实际上还有许多工作要gcc 去做呢。名

9、师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 9 页 -汇编as把汇编语言代码转换为目标代码。事实上目标代码并不能在CPU上运行，但它离完成已经很近了。编译器选项-c把.c 文件转换为以 .o 为扩展名的目标文件。如果我们运行gcc-c game.c 我们就自动创建了一个名为game.o 的文件。这里我们碰到了一个重要的问题。我们可以用任意一个.c 文件创建一个目标文件。正如我们在下面所看到的，在连接步骤中我们可以把这些目标文件组合成可执行文件。让我们继续介绍我们的例子。因为我们正在编写一个纸牌游戏，我们已经把一付牌定义为deck_t，我们将编写一个洗牌函数。这个函数接受一个指向

10、deck类型的指针，并把一付随机的牌装入deck类型。它使用 drawn 数组跟踪记录那些牌已经用过了。这个具有DECKSIZE 个元素的数组可以防止我们重复使用一张牌。#include#include#include#include deck.h static time_t seed=0;void shuffle(deck_t*pdeck)/*Keeps track of what numbers have been used*/int drawnDECKSIZE=0;int i;/*One time initialization of rand*/if(0=seed)seed=time(N

11、ULL);srand(seed);for(i=0;i cardi=value;pdeck-dealt=0;return;把这个文件保存为shuffle.c。我们在这个代码中加入了一条调试语句，以便运行时，能输出所产生的牌号。这并没有为我们的程序添加功能，但是现在到了关键时刻，我们看看究竟发生了什么。因为我们的游戏还在初级阶段，我们没有别的办法确定我们的函数是否实现了我们要求的功能。使用那条printf语句，我们就能准确地知道现在究竟发生了什么，以便在开始下一阶段之前我们知道牌已经洗好了。在我们对它的工作感到满意之后，我们可以把那一行语句从代码中删掉。这种调试程序的技术看起来很粗糙，但它使用最少

12、的语句完成了调试任务。以后我们再介绍更复杂的调试器。请注意两个问题。1.我们用传址方式传递参数，你可以从&（取地址）操作符看出来。这把变量的机器地址传递给了函数，因此函数自己就能改变变量的值。也可以使用全局变量编写程序，但是应该尽量少使用全局变量。指针是C 的一个重要组成部分，你应该充分地理解它。2.我们在一个新的.c 文件中使用函数调用。操作系统总是寻找名为main的函数，并从那里开始执行。shuffle.c中没有 main函数，因此不能编译为独立的可执行文件。我们必须把它与另一个具有main函数并调用 shuffle的程序组合起来。运行命令名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第

13、6 页，共 9 页 -gcc-c shuffle.c 并确定它创建了一个名为shuffle.o的新文件。编辑 game.c文件，在第 7 行，在 deck_t 类型的变量deck声明之后，加上下面这一行：shuffle(&deck);现在，如果我们还象以前一样创建可执行文件，我们就会得到一个错误gcc-o game game.c/tmp/ccmiHnJX.o:In function main:/tmp/ccmiHnJX.o(.text+0 xf):undefined reference to shuffle collect2:ld returned 1 exit status 编译成功了，因为

14、我们的语法是正确的。但是连接步骤却失败了，因为我们没有告诉编译器shuffle函数在哪里。那么，到底什么是连接？我们怎样告诉编译器到哪里寻找这个函数呢？连接连接器ld，使用下面的命令，接受前面由as创建的目标文件并把它转换为可执行文件gcc-o game game.o shuffle.o 这将把两个目标文件组合起来并创建可执行文件game。连接器从 shuffle.o目标文件中找到shuffle函数，并把它包括进可执行文件。目标文件的真正好处在于，如果我们想再次使用那个函数，我们所要做的就是包含deck.h 文件并把shuffle.o目标文件连接到新的可执行文件中。象这样的代码重用是经常发生的

15、。虽然我们并没有编写前面作为调试语句调用的printf函数，连接器却能从我们用#include 语句包含的文件中找到它的声明，并把存储在C库（/lib/libc.so.6）中的目标代码连接进来。这种方式使我们可以使用已能正确工作的其他人的函数，只关心我们所要解决的问题。这就是为什么头文件中一般只含有数据和函数声明，而没有函数体。一般，你可以为连接器创建目标文件或函数库，以便连接进可执行文件。我们的代码可能产生问题，因为在头文件中我们没有放入任何函数声明。为了确保一切顺利，我们还能做什么呢？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 9 页 -另外两个重要选项-Wall选项可以

16、打开所有类型的语法警告，以便帮助我们确定代码是正确的，并且尽可能实现可移植性。当我们使用这个选项编译我们的代码时，我们将看到下述警告：game.c:9:warning:implicit declaration of function shuffle 这让我们知道还有一些工作要做。我们需要在头文件中加入一行代码，以便告诉编译器有关shuffle函数的一切，让它可以做必要的检查。听起来象是一种狡辩，但这样做可以把函数的定义与实现分离开来，使我们能在任何地方使用我们的函数，只要包含新的头文件并把它连接到我们的目标文件中就可以了。下面我们就把这一行加入deck.h 中。void shuffle(dec

17、k_t*pdeck);这就可以消除那个警告信息了。另一个常用编译器选项是优化选项-O#(即-O2)。这是告诉编译器你需要什么级别的优化。编译器具有一整套技巧可以使你的代码运行得更快一点。对于象我们这种小程序，你可能注意不到差别，但对于大型程序来说，它可以大幅度提高运行速度。你会经常碰到它，所以你应该知道它的意思。调试我们都知道，代码通过了编译并不意味着它按我们得要求工作了。你可以使用下面的命令验证是否所有的号码都被使用了game|sort-n|less 并且检查有没有遗漏。如果有问题我们该怎么办？我们如何才能深入底层查找错误呢？你可以使用调试器检查你的代码。大多数发行版都提供著名的调试器：gd

18、b。如果那些众多的命令行选项让你感到无所适从，那么你可以使用KDE 提供的一个很好的前端工具KDbg。还有一些其它的前端工具，它们都很相似。要开始调试，你可以选择File-Executable 然后找到你的game程序。当你按下F5 键或选择Execution-从菜单运行时，你可以在另一个窗口中看到输出。怎么回事？在那个窗口中我们什么也看不到。不要担心，KDbg 没有出问题。问题在于我们在可执行文件中没有加入任何调试信息，所以KDbg 不能告诉我们内部发生了什么。编译器选项-g可以把必要的调试信息加入目标文件。你必须用这个选项编译目标文件（扩展名为.o），所以命令行成了：gcc-g-c shu

19、ffle.c game.c 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 9 页 -gcc-g-o game game.o shuffle.o 这就把钩子放入了可执行文件，使gdb 和 KDbg 能指出运行情况。调试是一种很重要的技术，很值得你花时间学习如何使用。调试器帮助程序员的方法是它能在源代码中设置“断点”。现在你可以用右键单击调用shuffle函数的那行代码，试着设置断点。那一行边上会出现一个红色的小圆圈。现在当你按下F5 键时，程序就会在那一行停止执行。按 F8 可以跳入 shuffle 函数。呵，我们现在可以看到shuffle.c中的代码了！我们可以控制程序一步一步

20、地执行，并看到究竟发生了什么事。如果你把光标暂停在局部变量上，你将能看到变量的内容。太好了。这比那条printf语句好多了，是不是？小结本文大体介绍了编译和调试C程序的方法。我们讨论了编译器走过的步骤，以及为了让编译器做这些工作应该给 gcc 传递哪些选项。我们简述了有关连接共享函数库的问题，最后介绍了调试器。真正了解你所从事的工作还需要付出许多努力，但我希望本文能让你正确地起步。你可以在gcc、as和ld的man和infopage 中找到更多的信息。自己编写代码可以让你学到更多的东西。作为练习你可以以本文的纸牌游戏为基础，编写一个21 点游戏。那时你可以学学如何使用调试器。使用GUI 的 K

21、Dbg开始可以更容易一些。如果你每次只加入一点点功能，那么很快就能完成。切记，一定要保持程序一直能运行！要想编写一个完整的游戏，你需要下面这些内容：一个纸牌玩家的定义（即，你可以把deck_t 定义为 player_t）。一个给指定玩家发一定数量牌的函数。记住在纸牌中要增加“已发牌”的数量，以便能知道还有那些牌可发。还要记住玩家手中还有多少牌。一些与用户的交互，问问玩家是否还要另一张牌。一个能打印玩家手中的牌的函数。card 等于 value%13（得数为 0 到 12），suit 等于 value/13（得数为 0 到 3）。一个能确定玩家手中的value 的函数。Ace 的 value 为零并且可以等于1 或 11。King 的 value 为 12并且可以等于10。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 9 页 -