• 嵌入式Linux应用开发基础知识(二)——GCC总体选项


    GCC在编译时可以有很多选项可以进行选择,方便调试,本章着重介绍GCC的编译选项

    1. GCC总体选项

    • -C: 预处理、编译和汇编源文件,但是不作链接,编译器根据源文件生成OBJ文件。缺省情况下,GCC通过用.o'替换源文件名的后缀.c’,.i',.s’等,产生OBJ文件名。可以使用-o选项选择其他名字。GCC忽略-c选项后面任何无法识别的输入文件。
    • -S:编译后即停止,不进行汇编。对于每个输入的非汇编语言文件,输出结果是汇编语言文件。缺省情况下,GCC通过用.s'替换源文件名后缀.c’,`.i’等等,产生汇编文件名。可以使用-o选项选择其他名字。GCC忽略任何不需要汇编的输入文件。
    • -E:预处理后即停止,不进行编译。预处理后的代码送往标准输出。
    • -o file:指定输出文件为file。无论是预处理、编译、汇编还是链接,这个选项都可以使用。如果没有使用-o'选项,默认的输出结果是:可执行文件为a.out’;修改输入文件的名称是source.suffix',则它的OBJ文件是source.o’,汇编文件是 `source.s’,而预处理后的C源代码送往标准输出。
    • -V : 显示制作GCC工具自身时的配置命令;同时显示编译器驱动程序、预处理器、编译器的版本号。

    2. 实验

    2.1 测试代码

    main.c

    #include 
    #include "sub.h"
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
           int i;
           printf("Main fun!\n");
           sub_fun();
           return 0;
    }
    
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    sub.c

    void sub_fun(void)
    {
           printf("Sub fun!\n");
    }
    
    
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    sub.h

    void sub_fun(void);
    
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    2.2 -C选项

    -C选项是预处理、编译和汇编源文件,但是不作链接,所以生成的文件后缀为 .o 。我们可以使用如下命令逐一处理:

    gcc  -c  -o  main.o  main.c
    gcc  -c  -o  sub.o  sub.c
    
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    经过这一步我们就生成了main.o和sub.o OBJ文件, 如果我们想生成可执行文件的话,需要将这两个OBJ文件进行链接。

    gcc  -o  test  main.o  sub.o
    
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    编译记录:
    在这里插入图片描述
    是不是突然会有疑问,使用

    gcc -o test main.c sub.c 
    
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    可以达到相同的作用,而且还省这么多步骤,如果有几百上千的源文件,当我们只修改了其中一个文件时,采用上述一条命令进行编译的话,编译速度相当慢,我们就可以采用-C选项单独编译修改的源文件,最后再将所有的OBJ文件进行链接。

    -S -E选项我们在上一张已经讲解了,在这里我们就不多赘述。

    3. 附加选项

    3.1 -Wall

    这个选项基本打开了所有需要注意的警告信息,比如没有指定类型的声明、在声明之前就使用的函数、局部变量除了声明就没再使用等。
    如下图所示:
    在这里插入图片描述

    3.2 -g 调试选项

    以操作系统的本地格式(stabs,COFF,XCOFF,或DWARF)产生调试信息,GDB能够使用这些调试信息。在大多数使用stabs格式的系统上,-g'选项加入只有GDB才使用的额外调试信息。可以使用下面的选项来生成额外的信息:-gstabs+‘,-gstabs',-gxcoff+’,-gxcoff',-gdwarf+‘或`-gdwarf’,具体用法请读者参考GCC手册

    3.3 -0 优化选项

    3.3.1 -O或-O1

    优化:对于大函数,优化编译的过程将占用稍微多的时间和相当大的内存。不使用-O'或-O1’选项的目的是减少编译的开销,使编译结果能够调试、语句是独立的:如果在两条语句之间用断点中止程序,可以对任何变量重新赋值,或者在函数体内把程序计数器指到其他语句,以及从源程序中精确地获取你所期待的结果。
    不使用-O'或-O1’选项时,只有声明了register的变量才分配使用寄存器。
    使用了-O'或-O1’选项,编译器会试图减少目标码的大小和执行时间。如果指定了-O'或-O1’选项,,-fthread-jumps'和-fdefer-pop’选项将被打开。在有delay slot的机器上,-fdelayed-branch'选项将被打开。在即使没有帧指针 (frame pointer)也支持调试的机器上,-fomit-frame-pointer’选项将被打开。某些机器上还可能会打开其他选项。

    3.3.2 -O2

    多优化一些。除了涉及空间和速度交换的优化选项,执行几乎所有的优化工作。例如不进行循环展开(loop unrolling)和函数内嵌(inlining)。和-O'或-O1’选项比较,这个选项既增加了编译时间,也提高了生成代码的运行效果。

    3.3.3 -O3

    优化的更多。除了打开-O2所做的一切,它还打开了-finline-functions选项。

    3.3.4 -O0

    不优化。

    如果指定了多个-O选项,不管带不带数字,生效的是最后一个选项。
    在一般应用中,经常使用-O2选项,比如对于options程序:

    gcc  -O2  -c  -o  main.o  main.c
    gcc  -O2  -c  -o  sub.o  sub.c
    gcc  -o  test  main.o  sub.o
    
    
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    4. 目录选项

    下列选项指定搜索路径,用于查找头文件,库文件,或编译器的某些成员。

    4.1 -Idir

    在头文件的搜索路径列表中添加dir 目录。
    头文件的搜索方法为:如果以“#include < >”包含文件,则只在标准库目录开始搜索(包括使用-Idir选项定义的目录);如果以“#include “ ””包含文件,则先从用户的工作目录开始搜索,再搜索标准库目录。

    4.2 -I-

    任何在-I-'前面用-I’选项指定的搜索路径只适用于#include "file"'这种情况;它们不能用来搜索#include '包含的头文件。如果用-I'选项指定的搜索路径位于-I-'选项后面,就可以在这些路径中搜索所有的#include'指令(一般说来-I选项就是这么用的)。还有,-I-'选项能够阻止当前目录(存放当前输入文件的地方)成为搜索#include "file"'的第一选择。 -I-'不影响使用系统标准目录,因此,-I-'和-nostdinc’是不同的选项。

    4.3 -Ldir

    在`-l’选项的搜索路径列表中添加dir目录。

    4.4 -I 实验

    GCC编译器对于使用<>方式进行添加的头文件,编译器首先在系统目录下面进行查找,找不到则报错,而使用""方式添加的头文件,则先在程序的当前目录进行查找,找到不到时,再进入系统目录进行查找,再查找不到,则报错。如果我们使用<>添加用户的目录时,需要使用-I 指定查找路径。
    我们将main.c改为如下代码:

    #include 
    #include 
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
           int i;
           printf("Main fun!\n");
           sub_fun();
           return 0;
    }
    
    
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    gcc -o test main.c sub.c
    
    
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    进行编译,如下图所示提示查找不到sub.h头文件
    在这里插入图片描述
    此时我们查看编译过程:
    在这里插入图片描述
    可以看到只在上图红框中的系统目录进行查找头文件
    当我们添加-I选项(./表示当前目录)时,如下图所示
    在这里插入图片描述
    编译没有报错。
    我们再看看编译过程
    在这里插入图片描述
    此时我们看到了 添加了个./ 的路径。
    试想,如果不想加-I怎么办?那么此时你需要将sub.h头文件存放到系统路径下面,为了系统的稳定性,不建议这么做。

    4.4 -L和-l 实验

    -L和-l是针对库文件的,什么是库呢?相当于对源文件进行压缩一样,把库文件给别人,这样就看不到源代码了,相对比较安全。库文件分为动态库(.so文件)和静态库(.a文件)

    4.4.1 生成动态库

    动态库命名一般是采用libxx.so形式,lib为库文件的前缀,.so为后缀,加入-shared选项可以将多个OBJ文件打包生成一个库文件。
    我们先生成目标文件

    gcc -c -o main.o  main.c
    gcc -c -o sub.o   sub.c
    gcc -shared  -o libsub.so  sub.o // 链接库文件
    
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    使用shared参数链接成库文件

    gcc -shared  -o libsub.so  sub.o // 链接库文件
    
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    4.4.2 编译动态库

    编译时需要指定库名字(-l选项)和指定库文件存放的路径(-L选项),尤其注意的库文件的名字需要去掉前缀lib和后缀.so(-lsub)
    执行下面命令用于链接main.o和libsub.so库文件, ./表示当前目录

    gcc -o test3 main.o -L ./ -lsub
    
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    除了指定库文件的路径,我们也可以直接将库文件存放于系统路径,查看系统路径只需加上-v即可
    在这里插入图片描述
    不过不建议采用上述方式,这样不利于代码的移植。

    同时我们也可以不用使用-l选项指定库文件名称和使用-L指定路径,直接可以把库文件当做OBJ文件进行编译,此时需要将库文件的全称写上

    gcc -o test2 main.o libsub.so
    
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    4.4.3 运行包含动态库的程序

    包含动态库的程序中如果需要运行程序,直接运行会报错的,需要先指定库文件的存放路径。如果不指定则会报如下错误:
    在这里插入图片描述
    设置库文件的运行路径时,需要设置LD_LIBRARY_PATH参数,使用方法如下所示:
    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:+路径
    如果库文件在当前目录,那么执行如下命令:

    export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.
    
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    运行程序:
    在这里插入图片描述

    4.4.4 制作静态库

    使用crs 选项可以指定静态库,静态库以lib作为前缀,使用.a作为后缀。
    使用举例:

    gcc -c -o main.o  main.c
    gcc -c -o sub.o   sub.c
    ar  crs  libsub.a  sub.o  sub2.o  sub3.o(可以使用多个.o生成静态库)
    gcc  -o  test  main.o  libsub.a  (如果.a不在当前目录下,需要指定它的绝对或相对路径)
    
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    运行:
    不需要把静态库libsub.a放到板子上。
    注意:执行arm-linux-gnueabihf-gcc -c -o sub.o sub.c交叉编译需要在最后面加上 -fPIC参数。

    5. 总结

    在这里插入图片描述

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