gcc编译器使用说明

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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,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。

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 struct deck_t

{

int card[DECKSIZE];

/* 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

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。

把"include"的文件拷贝到要编译的源文件中。

用实际值替代"define"的文本。

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。

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