在Windows下用mingw手工编译程序

本文是与《C++编程基础及应用》（暂定名）第12章 - 编译及构建配套的操作指南，用于演示在Windows命令行环境下使用mingw编译器手工编译并运行程序的过程。

本文引用自作者编写的下述图书; 本文允许以个人学习、教学等目的引用、讲授或转载，但需要注明原作者"海洋饼干叔
叔"；本文不允许以纸质及电子出版为目的进行抄摘或改编。
1.《Python编程基础及应用》，陈波，刘慧君，高等教育出版社。免费授课视频 Python编程基础及应用
2.《Python编程基础及应用实验教程》, 陈波，熊心志，张全和，刘慧君，赵恒军，高等教育出版社Python编程基础及应用实验教程
3. 《简明C及C++语言教程》，陈波，待出版书稿。免费授课视频

1. 准备mingw编译环境

在Windows菜单中找到命令提示符（通过输入cmd进行查找），然后点击进入。

在命令提示符中执行命令 gcc -v， 期望如果如下图所示。
如果系统报告“未知的程序”’gcc’ 不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件“，则说明mingw编译环境尚未得到正确的安装及配置。请按照下述链接中的第一部分进行安装及配置。

http://codelearn.club/2022/09/vsccpp/

2. 准备示例代码目录及文件

在D:\Demo目录里准备如下的三个源代码文件，如果读者的计算机上没有D盘，那就使用C:\Demo目录。
其中，compute.h内容如下：

#ifndef _COMPUTE_H
#define _COMPUTE_H

#define PI 3.1415926  //comment
#define SQUARE(x)  x*x
float circleArea(const float r);

#endif
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文件compute.c内容如下：

#include "compute.h"
#include "compute.h"

float circleArea(const float r){
    float t = PI * SQUARE(r);  //comment
    return t;
}
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文件area.c内容如下：

#include 
#include "compute.h"

int main(){
    float r = 4.1f;
    float a = circleArea(r);   //comment
    printf("Area of the circle = %f.\n",a);
}
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3. 使用命令行编译并运行

如下图所示，在Windows命令提示符（终端）中依次执行如表1所列的命令，完成上述3个源代码文件的编译，并成功执行了名为area.exe的可执行文件。

表1 在终端里使用gcc编译示例程序并运行

上述示例程序的编译/构建过程可用下图表示：

4. 预处理

执行命令

gcc -E compute.c -o compute.i
1

或者

cpp compute.c compute.i
1

都可以对源代码文件compute.c进行预处理，对应的输出文件为compute.i。如下图所示：

结果文件compute.i系文本文件，可以使用任意文字编辑软件，比如记事本, 打开。当然，也可以使用Visual Studio Code或者Qt Creator等IDE环境来查看。

在作者的计算机上，compute.i的内容如下：

# 0 "compute.c"
# 0 ""
# 0 ""
# 1 "compute.c"
# 1 "compute.h" 1





float circleArea(const float r);
# 2 "compute.c" 2


float circleArea(const float r){
    float t = 3.1415926 * r*r;
    return t;
}
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编译预处理的具体工作原理请参阅教材第12章。

5. 编译

使用下述命令可以将compute.i进行编译，得到包含汇编语言指令的结果文件compute.s。

同理，compute.s也是文本文件，可用记事本，Visual Studio Code，Qt Creator等工具打开查看。在作者的计算机上，compute.s的内容如下，其包含的是x86的汇编语言指令序列。

  .file  "compute.c"
  .text
  .globl  circleArea
  .def  circleArea;  .scl  2;  .type  32;  .endef
  .seh_proc  circleArea
circleArea:
  pushq  %rbp
  .seh_pushreg  %rbp
  movq  %rsp, %rbp
  .seh_setframe  %rbp, 0
  subq  $16, %rsp
  .seh_stackalloc  16
  .seh_endprologue
  movss  %xmm0, 16(%rbp)
  pxor  %xmm1, %xmm1
  cvtss2sd  16(%rbp), %xmm1
  movsd  .LC0(%rip), %xmm0
  mulsd  %xmm0, %xmm1
  pxor  %xmm0, %xmm0
  cvtss2sd  16(%rbp), %xmm0
  mulsd  %xmm1, %xmm0
  cvtsd2ss  %xmm0, %xmm0
  movss  %xmm0, -4(%rbp)
  movss  -4(%rbp), %xmm0
  addq  $16, %rsp
  popq  %rbp
  ret
  .seh_endproc
  .section .rdata,"dr"
  .align 8
.LC0:
  .long  1293080650
  .long  1074340347
  .ident  "GCC: (GNU) 12.2.0"
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6. 汇编

在Windows命令行中执行下述命令之一，可以将compute.s汇编成可重定位目标文件（relocatable object file）compute.o，其为包含机器语言指定的二进制文件。

as compute.s -o compute.o
gcc -c compute.s -o compute.o
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结果文件compute.o是二进制文件，直接查看其内容只会得到一堆0和1。在Windows命令行里，可以通过下述命令对其进行反汇编，查看其中的汇编语言指令：

7. 链接

对于编译单元compute.c，经过预处理-编译-汇编之后我们得到可重定位目标文件compute.o。

我们对编译单元area.c进行类似处理，得到可重定位目录文件area.o。

这样，我们就有了两个可重定位目标文件，分别是area.o及compute.o，其中，area.o包含了对compute.o内部的函数的调用。

通过下述命令，我们将area.o及compute.o链接为一个整体，得到可执行文件area.exe，然后再次执行area.exe。

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