GCC 指令详解及动态库、静态库的使用

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GCC 指令详解及动态库、静态库的使用

一、GCC

1.1 GCC 介绍

GCC 是 Linux 下的编译工具集，是「GNU Compiler Collection」的缩写，包含 gcc、g++ 等编译器。这个工具集不仅包含编译器，还包含其他工具集，例如 ar、nm 等。

GCC 工具集不仅能编译 C/C++ 语言，其他例如 Objective-C、Pascal、Fortran、Java、Ada 等语言均能进行编译。GCC 还可以根据不同的硬件平台进行编译，即能进行交叉编译，在 A 平台上编译 B 平台的程序，支持常见的 X86、ARM、PowerPC、mips 等，以及 Linux、Windows 等软件平台。

1.2 安装 GCC

首先，查看 gcc 是否安装：

# 查看 gcc 版本
$ gcc -v
$ gcc --version

# 查看 g++ 版本
$ g++ -v
$ g++ --version
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如果在输入指令后可以获取到 gcc 版本，那么就表明你的 Linux 中已经安装了 gcc：

如果没有安装，则可按照如下方法安装 gcc：

# centos
$ sudo yum update # 更新本地的软件下载列表, 得到最新的下载地址
$ sudo yum install gcc g++ # 通过下载列表中提供的地址下载安装包, 并安装
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1.3 GCC 工作流程

1.3.1 一般使用流程

首先准备一个 C 语言代码，并命名为 test.c：

#include 
#define MAX 3

int main()
{
    int i;
    for (i = 1; i <= MAX; i++) 
    {
        printf("Hello World\n"); // 输出 Hello World
    }

    return 0;
}
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一般情况下，我们可以直接通过 $ gcc test.c -o test编译 test.c，并通过$ ./test指令运行生成的可执行文件：

• -o：output，是 gcc 编译器的可选参数，用于指定输出文件名及路径，默认输出到当前路径下。下图展示了如何通过 -o 参数修改输出路径：

或者不使用 -o 参数，则生成一个默认名称的可执行文件 a.out：

实际上，GCC 编译器在对程序进行编译的时候，分为了四个步骤：

1. 预处理（Pre-Processing）：

   • 在这个阶段主要做了三件事：展开头文件 、宏替换 、去掉注释行
   • 结果得到的还是一个 C 程序，通常是以 .i 作为文件扩展名

2. 编译（Compiling） ：

   • 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 把代码编译成汇编代码，得到一个以 .s 作为文件拓展名的汇编文件。

3. 汇编（Assembling）：

+ 汇编阶段是把编译阶段生成的 .s 文件转化成目标文件
+ 最终得到一个以 .o 结尾的二进制文件
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4. 链接（Linking）：这个阶段需要 GCC 调用链接器对程序需要调用的库进行链接，最终得到一个可执行的二进制文件

而 GCC 的编译器可以将这 4 个步骤合并成一个，这也就是为什么我们使用$ gcc test.c -o test就可以直接生成可执行文件 test 的原因。下面我们对这 4 个步骤做个详细的介绍。

1.3.2 详细的工作流程

1.3.2.1 预处理

# 通过添加参数 -E 生成预处理后的 C 文件 test.i
# 必须通过 -o 参数指定输出的文件名
$ gcc -E test.c -o test.i
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让我们来观察一下 test.i 中的代码内容（太长了，只观察 main 函数中的替换情况）：

int main()
{
    int i;
    for (i = 1; i <= 3; i++)
    {
        printf("Hello World\n");
    }

    return 0;
}
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通过分析 test.i 可以发现：

• 宏定义 MAX 被替换为了相应的值 3
• 注释「// 输出 Hello World」也被去掉了

1.3.2.2 编译

# 通过添加参数 -S 将 test.i 转换为汇编文件 test.s（默认生成 .s 文件）
$ gcc -S test.i
$ gcc -S test.i -o test.s # 写法二
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1.3.2.3 汇编

# 通过汇编得到二进制文件 test.o（默认生成 .o 文件，object）
$ gcc -c test.s
$ gcc -c test.s -o test.o # 写法二
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1.3.2.4 链接

# 通过链接得到可执行文件 test
$ gcc test.o -o test
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在成功生成 test.o 文件后，就进入了链接阶段。在这里涉及到一个重要的概念：函数库。

在 test.c 的代码中，我们通过print()函数打印 Hello World 语句；但是在这段程序中并没有定义 printf 的函数实现，且在预编译中包含进去的「stdio.h」中也只有该函数的声明extern int printf (const char *__restrict __format,