浅谈gcc编译器

　3.3 gcc编译器
　　GNU CC（简称为gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。gcc不仅功能强大，而且可以编译如C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多种语言，而且gcc是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。本章中的示例，除非特别注明，否则均采用4.x.x的gcc版本。
　　表3.6所示为gcc支持编译源文件的后缀及其解释。
　　表3.6 gcc所支持后缀名解释
　　后 缀 名所对应的语言后 缀 名所对应的语言
　　.cC原始程序.s/.S汇编语言原始程序
　　.C/.cc/.cxxC++原始程序.h预处理文件（头文件）
　　.mObjective-C原始程序.o目标文件
　　.i已经过预处理的C原始程序.a/.so编译后的库文件
　　.ii已经过预处理的C++原始程序……
　　3.3.1 gcc编译流程解析
　　如本章开头提到的，gcc的编译流程分为了4个步骤，分别为：
　　n 预处理（Pre-Processing）；
　　n 编译（Compiling）；
　　n 汇编（Assembling）；
　　n 链接（Linking）。
　　下面就具体来查看一下gcc是如何完成以上4个步骤的。
　　首先看一下hello.c的源代码：
　　#include 《stdio.h》
　　int main（）
　　{
　　printf（“Hello！ This is our embedded world！\n”）;
　　return 0;
　　}
　　（1）预处理阶段。
　　在该阶段，对包含的头文件（#include）和宏定义（#define、#ifdef等）进行处理。在上述代码的预处理过程中，编译器将包含的头文件stdio.h编译进来，并且用户可以使用gcc的选项“-E”进行查看，该选项的作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程。
　　注意gcc指令的一般格式为：gcc ［选项］ 要编译的文件 ［选项］ ［目标文件］
　　其中，目标文件可缺省，gcc默认生成可执行的文件，名为：编译文件.out
　　［root@localhost gcc］# gcc –E hello.c –o hello.i
　　在此处，选项“-o”是指目标文件，由表3.6可知，“.i”文件为已经过预处理的C程序。以下列出了hello.i文件的部分内容：
　　typedef int （*__gconv_trans_fct） （struct __gconv_step *，
　　struct __gconv_step_data *， void *，
　　__const unsigned char *，
　　__const unsigned char **，
　　__const unsigned char *， unsigned char **，
　　size_t *）;
　　…
　　# 2 “hello.c” 2
　　int main（）
　　{
　　printf（“Hello！ This is our embedded world！\n”）;
　　return 0;
　　}
　　由此可见，gcc确实进行了预处理，它把“stdio.h”的内容插入hello.i文件中。
　　（2）编译阶段。
　　接下来进行的是编译阶段，在这个阶段中，gcc首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码实际要做的工作，在检查无误后，gcc把代码翻译成汇编语言。用户可以使用“-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，结果生成汇编代码。
　　［root@localhost gcc］# gcc –S hello.i –o hello.s
　　以下列出了hello.s的内容，可见gcc已经将其转化为汇编代码了，感兴趣的读者可以分析一下这一个简单的C语言小程序是如何用汇编代码实现的。
　　.file “hello.c”
　　.section .rodata
　　.align 4
　　.LC0：
　　.string “Hello！ This is our embedded world！”
　　.text
　　.globl main
　　.type main， @function
　　main：
　　pushl %ebp
　　movl %esp， %ebp
　　subl $8， %esp
　　andl $-16， %esp
　　movl $0， %eax
　　addl $15， %eax
　　addl $15， %eax
　　shrl $4， %eax
　　sall $4， %eax
　　subl %eax， %esp
　　subl $12， %esp
　　pushl $.LC0
　　call puts
　　addl $16， %esp
　　movl $0， %eax
　　leave
　　ret
　　.size main， 。-main
　　.ident “GCC： （GNU） 4.0.0 200XYZ19 （Red Hat 4.0.0-8）”
　　.section .note.GNU-stack，“”，@progbits
　　（3）汇编阶段。
　　汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件，读者在此使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了，如下所示：
　　［root@localhost gcc］# gcc –c hello.s –o hello.o
　　（4）链接阶段。
　　在成功编译之后，就进入了链接阶段。这里涉及一个重要的概念：函数库。
　　读者可以重新查看这个小程序，在这个程序中并没有定义“printf”的函数实现，且在预编译中包含进的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实现“printf”函数的呢？最后的答案是：系统把这些函数的实现都放到名为libc.so.6的库文件中去了，在没有特别指定时，gcc会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，也就是链接到libc.so.6函数库中去，这样就能调用函数“printf”了，而这也正是链接的作用。
　　函数库有静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时，将库文件的代码全部加入可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名通常为“.a”。动态库与之相反，在编译链接时并没有将库文件的代码加入可执行文件中，而是在程序执行时加载库，这样可以节省系统的开销。一般动态库的后缀名为“.so”，如前面所述的libc.so.6就是动态库。gcc在编译时默认使用动态库。