gccmakefile.doc

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1、GCC是GNU之父Stallman所开发的linux下的编译器,全称为GNU Compiler Collection, 目前可以编译的语言包括:C, C+, Objective-C, Fortran, Java, and Ada, 可以在其官方页面找到更加详细的信息 GCC是一个原本用于Unix-like系统下编程的编译器。不过,现在GCC也有了许多Win32下的移植版本。这要感谢Internet上众多程序员的共同努力。*Win32 下的 GCC 详细可察看词条:GCC for Win32历史GCC是GNU公社的一个项目。是一个用于编程开发的自由编译器。最初,GCC只是一个C语言编译器,他是G

2、NU C Compiler 的英文缩写。随着众多自由开发者的加入和GCC自身的发展,如今的GCC以经是一个包含众多语言的编译器了。其中包括 C,C+,Ada,Object C和Java等。所以,GCC也由原来的GNU C Compiler变为GNU Compiler Collection。也就是 GNU编译器家族 的意思。当然,如今的GCC借助于他的特性,具有了交叉编译器的功能,即在一个平台下编译另一个平台的代码。直到现在,GCC的历史仍然在继续,他的传奇仍然被人所传颂。Linux系统下的Gcc(GNU C Compiler)是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器,是GNU的代表作品之

3、一。gcc是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器,其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%30%。 Gcc编译器能将C、C+语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、连接成可执行文件,如果没有给出可执行文件的名字,gcc将生成一个名为a.out的文件。在Linux系统中,可执行文件没有统一的后缀,系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。而gcc则通过后缀来区别输入文件的类别,下面我们来介绍gcc所遵循的部分约定规则。 .c为后缀的文件,C语言源代码文件; .a为后缀的文件,是由目标文件构成的档案库文件; .C,.cc或.cxx 为后缀的文件,是C+源代码文件; .h为后缀

4、的文件,是程序所包含的头文件; .i 为后缀的文件,是已经预处理过的C源代码文件; .ii为后缀的文件,是已经预处理过的C+源代码文件; .m为后缀的文件,是Objective-C源代码文件; .o为后缀的文件,是编译后的目标文件; .s为后缀的文件,是汇编语言源代码文件; .S为后缀的文件,是经过预编译的汇编语言源代码文件。 Gcc的执行过程 虽然我们称Gcc是C语言的编译器,但使用gcc由C语言源代码文件生成可执行文件的过程不仅仅是编译的过程,而是要经历四个相互关联的步骤预处理(也称预编译,Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assembly)和连接(Lin

5、king)。 命令gcc首先调用cpp进行预处理,在预处理过程中,对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析。接着调用cc1进行编译,这个阶段根据输入文件生成以.o为后缀的目标文件。汇编过程是针对汇编语言的步骤,调用as进行工作,一般来讲,.S为后缀的汇编语言源代码文件和汇编、.s为后缀的汇编语言文件经过预编译和汇编之后都生成以.o为后缀的目标文件。当所有的目标文件都生成之后,gcc就调用ld来完成最后的关键性工作,这个阶段就是连接。在连接阶段,所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当的位置,同时,该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中连到合

6、适的地方。 Gcc的基本用法和选项 在使用Gcc编译器的时候,我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。Gcc编译器的调用参数大约有100多个,其中多数参数我们可能根本就用不到,这里只介绍其中最基本、最常用的参数。 Gcc最基本的用法是gcc options filenames 其中options就是编译器所需要的参数,filenames给出相关的文件名称。 -c,只编译,不连接成为可执行文件,编译器只是由输入的.c等源代码文件生成.o为后缀的目标文件,通常用于编译不包含主程序的子程序文件。 -o output_filename,确定输出文件的名称为output_filename,同时这个名

7、称不能和源文件同名。如果不给出这个选项,gcc就给出预设的可执行文件a.out。 -g,产生符号调试工具(GNU的gdb)所必要的符号资讯,要想对源代码进行调试,我们就必须加入这个选项。 -O,对程序进行优化编译、连接,采用这个选项,整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理,这样产生的可执行文件的执行效率可以提高,但是,编译、连接的速度就相应地要慢一些。 -O2,比-O更好的优化编译、连接,当然整个编译、连接过程会更慢。 -Idirname,将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中,是在预编译过程中使用的参数。C程序中的头文件包含两种情况 A)#include B)#inclu

8、de “myinc.h” 其中,A类使用尖括号(),B类使用双引号(“ ”)。对于A类,预处理程序cpp在系统预设包含文件目录(如/usr/include)中搜寻相应的文件,而%B GCC手册:http:/www.shanghai.ws/gnu/gcc_1.htm 编辑本段GCC教程 编辑本段准备工作如果你还没装编译环境或自己不确定装没装,不妨先执行sudo apt-get install build-essential如果你需要编译 Fortran 程序,那么还需要安装 gfortran(或 g77)sudo apt-get install gfortran如果你已经了解一些 vim 的知识

9、,而且想用它来编辑源代码,那么我们不妨装个完整版sudo apt-get install vim-full如果你不了解vim,选择gedit、kate或mousepad来编辑源代码就好了注意:本文可能会让你失望,如果你看完后有下列疑问的话:为什么要在终端输命令啊? GCC 是什么东西,怎么在菜单中找不到? GCC 不能有像 VC 那样的窗口吗? 那么你真正想要了解的可能是 anjuta,kdevelop,geany,code blocks,eclipse,neatbean 等 IDE 集成开发环境。即使在这种情况下,由于 GCC 是以上 IDE 的后台的编译器,本文仍值得你稍作了解。 编辑本段

10、编译简单的 C 程序C 语言经典的入门例子是 Hello World,下面是一示例代码:#include intmain(void)printf(Hello, world!n);return 0;我们假定该代码存为文件hello.c。要用 gcc 编译该文件,使用下面的命令:$ gcc -Wall hello.c -o hello该命令将文件hello.c中的代码编译为机器码并存储在可执行文件 hello中。机器码的文件名是通过 -o 选项指定的。该选项通常作为命令行中的最后一个参数。如果被省略,输出文件默认为 a.out。注意到如果当前目录中与可执行文件重名的文件已经存在,它将被复盖。选项

11、-Wall 开启编译器几乎所有常用的警告强烈建议你始终使用该选项。编译器有很多其他的警告选项,但 -Wall 是最常用的。默认情况下GCC 不会产生任何警告信息。当编写 C 或 C+ 程序时编译器警告非常有助于检测程序存在的问题。本例中,编译器使用了 -Wall 选项而没产生任何警告,因为示例程序是完全合法的。要运行该程序,输入可执行文件的路径如下:$ ./helloHello, world!这将可执行文件载入内存,并使 CPU 开始执行其包含的指令。 路径 ./ 指代当前目录,因此 ./hello 载入并执行当前目录下的可执行文件 hello。 编辑本段捕捉错误如上所述,当用 C 或 C+

12、编程时,编译器警告是非常重要的助手。为了说明这一点,下面的例子包含一个微妙的错误:为一个整数值错误地指定了一浮点数控制符%f。#include intmain (void)printf (Two plus two is %fn, 4);return 0;一眼看去该错误并不明显,但是它可被编译器捕捉到,只要启用了警告选项 -Wall。编译上面的程序bad.c,将得到如下的消息:$ gcc -Wall bad.c -o badbad.c: In function main:bad.c:6: warning: double format, different type arg (arg 2)这表明文

13、件 bad.c第 6 行中的格式字符串用法不正确。GCC 的消息总是具有下面的格式 文件名:行号:消息。编译器对错误与警告区别对待,前者将阻止编译,后者表明可能存在的问题但并不阻止程序编译。本例中,对整数值来说,正确的格式控制符应该是 %d。如果不启用 -Wall,程序表面看起来编译正常,但是会产生不正确的结果:$ gcc bad.c -o bad$ ./badTwo plus two is 2.585495显而易见,开发程序时不检查警告是非常危险的。如果有函数使用不当,将可能导致程序崩溃或产生错误的结果。开启编译器警告选项 -Wall 可捕捉 C 编程时的多数常见错误。 编辑本段编译多个源文

14、件一个源程序可以分成几个文件。这样便于编辑与理解,尤其是程序非常大的时候。这也使各部分独立编译成为可能。下面的例子中我们将程序 Hello World 分割成 3 个文件:main.c,hello_fn.c和头文件hello.h。这是主程序main.c:#include hello.hint main(void)hello (world);return 0;在先前的例子hello.c中,我们调用的是库函数 printf,本例中我们用一个定义在文件hello_fn.c中的函数 hello 取代它。主程序中包含有头文件hello.h,该头文件包含函数 hello 的声明。我们不需要在main.c文

15、件中包含系统头文件stdio.h来声明函数 printf,因为main.c没有直接调用 printf。文件hello.h中的声明只用了一行就指定了函数 hello 的原型。void hello (const char * name);函数 hello 的定义在文件hello_fn.c中:#include #include hello.hvoidhello (const char * name)printf (Hello, %s!n, name);语句 #include FILE.h 与 #include 有所不同:前者在搜索系统头文件目录之前将先在当前目录中搜索文件FILE.h,后者只搜索系统

16、头文件而不查看当前目录。要用gcc编译以上源文件,使用下面的命令:$ gcc -Wall main.c hello_fn.c -o newhello本例中,我们使用选项 -o 为可执行文件指定了一个不同的名字 newhello。注意到头文件hello.h并未在命令行中指定。源文件中的的 #include hello.h 指示符使得编译器自动将其包含到合适的位置。要运行本程序,输入可执行文件的路径名:$ ./newhelloHello, world!源程序各部分被编译为单一的可执行文件,它与我们先前的例子产生的结果相同。 编辑本段简单的 Makefile 文件为便于不熟悉 make 的读者理解,

17、本节提供一个简单的用法示例。Make 凭借本身的优势,可在所有的 Unix 系统中被找到。要了解关于Gnu make 的更多信息,请参考 Richard M. Stallman 和 Roland McGrath 编写的 GNU Make 手册。Make 从 makefile(默认是当前目录下的名为Makefile的文件)中读取项目的描述。makefile指定了一系列目标(比如可执行文件)和依赖(比如对象文件和源文件)的编译规则,其格式如下:目标: 依赖 命令对每一个目标,make 检查其对应的依赖文件修改时间来确定该目标是否需要利用对应的命令重新建立。注意到,makefile 中命令行必须以单

18、个的 TAB 字符进行缩进,不能是空格。GNU Make 包含许多默认的规则(参考隐含规则)来简化 makefile 的构建。比如说,它们指定.o文件可以通过编译.c文件得到,可执行文件可以通过将.o链接到一起获得。隐含规则通过被叫做make变量的东西所指定,比如 CC(C 语言编译器)和 CFLAGS(C程序的编译选项);在makefile文件中它们通过独占一行的 变量=值 的形式被设置。对 C+ ,其等价的变量是CXX和CXXFLAGS,而变量CPPFLAGS则是编译预处理选项。现在我们为上一节的项目写一个简单的 makefile 文件:CC=gccCFLAGS=-Wallhello: h

19、ello.o hello_fn.oclean: rm -f hello hello.o hello_fn.o该文件可以这样来读:使用 C 语言编译器 gcc,和编译选项-Wall,从对象文件hello.o和hello_fn.o生成目标可执行文件 hello(文件hello.o和hello_fn.o通过隐含规则分别由hello.c和hello_fn.c生成)。目标clean没有依赖文件,它只是简单地移除所有编译生成的文件。rm命令的选项 -f(force) 抑制文件不存在时产生的错误消息。要使用该 makefile 文件,输入 make。不加参数调用make时,makefile文件中的第一个目标

20、被建立,从而生成可执行文件hello:$ makegcc -Wall -c -o hello.o hello.cgcc -Wall -c -o hello_fn.o hello_fn.cgcc hello.o hello_fn.o -o hello$ ./helloHello, world!一个源文件被修改要重新生成可执行文件,简单地再次输入 make 即可。通过检查目标文件和依赖文件的时间戳,程序 make 可识别哪些文件已经修改并依据对应的规则更新其对应的目标文件:$ vim hello.c (打开编辑器修改一下文件)$ makegcc -Wall -c -o hello.o hello.

21、cgcc hello.o hello_fn.o -o hello$ ./helloHello, world!最后,我们移除 make 生成的文件,输入 make clean:$ make cleanrm -f hello hello.o hello_fn.o一个专业的 makefile文件通常包含用于安装(make install)和测试(make check)等额外的目标。本文中涉及到的例子都足够简单以至于可以完全不需要makefile,但是对任何大些的程序都使用 make 是很有必要的。 编辑本段链接外部库库是预编译的目标文件(object files)的集合,它们可被链接进程序。静态库以

22、后缀为.a的特殊的存档文件(archive file)存储。标准系统库可在目录 /usr/lib 与 /lib 中找到。比如,在类 Unix 系统中 C 语言的数学库一般存储为文件 /usr/lib/libm.a。该库中函数的原型声明在头文件 /usr/include/math.h 中。C 标准库本身存储为 /usr/lib/libc.a,它包含 ANSI/ISO C 标准指定的函数,比如printf。对每一个 C 程序来说,libc.a 都默认被链接。下面的是一个调用数学库 libm.a 中 sin 函数的的例子,创建文件calc.c:#include #include intmain (v

23、oid)double x = sin (2.0);printf (The value of sin(2.0) is %fn, x);return 0;尝试单独从该文件生成一个可执行文件将导致一个链接阶段的错误:$ gcc -Wall calc.c -o calc/tmp/ccbR6Ojm.o: In function main:/tmp/ccbR6Ojm.o(.text+0x19): undefined reference to sin函数 sin,未在本程序中定义也不在默认库libc.a中;除非被指定,编译器也不会链接libm.a。为使编译器能将 sin 链接进主程序calc.c,我们需要提

24、供数学库libm.a。一个容易想到但比较麻烦的做法是在命令行中显式地指定它:$ gcc -Wall calc.c /usr/lib/libm.a -o calc函数库libm.a包含所有数学函数的目标文件,比如sin,cos,exp,log及sqrt。链接器将搜索所有文件来找到包含 sin 的目标文件。一旦包含 sin 的目标文件被找到,主程序就能被链接,一个完整的可执行文件就可生成了:$ ./calcThe value of sin(2.0) is 0.909297可执行文件包含主程序的机器码以及函数库libm.a中 sin 对应的机器码。为避免在命令行中指定长长的路径,编译器为链接函数库提

25、供了快捷的选项-lm。例如,下面的命令$ gcc -Wall calc.c -lm -o calc与我们上面指定库全路径/usr/lib/libm.a的命令等价。一般来说,选项 -lNAME使链接器尝试链接系统库目录中的函数库文件 libNAME.a。一个大型的程序通常要使用很多 -l 选项来指定要链接的数学库,图形库,网络库等。编译C+与FortranGCC 是 GNU 编译器集合(GNU Compiler Collection)的首字母缩写词。GNU 编译器集合包含 C,C+,Objective-C,Fortran,Java 和 Ada 的前端以及这些语言对应的库(libstdc+,lib

26、gcj,)。前面我们只涉及到 C 语言,那么如何用 gcc 编译其他语言呢?本节将简单介绍 C+ 和 Fortran 编译的例子。首先我们尝试编译简单的 C+ 的经典程序 Hello world:#include int main(int argc,char *argv)std:cout hello, worldn;return 0;将文件保存为hello.cpp,用 gcc 编译,结果如下:$ gcc -Wall hello.cpp -o hello/tmp/cch6oUy9.o: In function _static_initialization_and_destruction_0(in

27、t, int):hello.cpp:(.text+0x23): undefined reference to std:ios_base:Init:Init()/tmp/cch6oUy9.o: In function _tcf_0:hello.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to std:ios_base:Init:Init()/tmp/cch6oUy9.o: In function main:hello.cpp:(.text+0x8e): undefined reference to std:couthello.cpp:(.text+0x93): u

28、ndefined reference to std:basic_ostreamchar, std:char_traits & std:operator std:char_traits (std:basic_ostreamchar, std:char_traits &, char const*)/tmp/cch6oUy9.o:(.eh_frame+0x11): undefined reference to _gxx_personality_v0collect2: ld returned 1 exit status出错了!而且错误还很多,很难看懂,这可怎么办呢?在解释之前,我们先试试下面的命令:$

29、 gcc -Wall hello.cpp -o hello -lstdc+噫,加上-lstdc+选项后,编译竟然通过了,而且没有任何警告。运行程序,结果如下:$ ./hello hello, world通过上节,我们可以知道,-lstdc+ 选项用来通知链接器链接静态库 libstdc+.a。而从字面上可以看出,libstdc+.a 是C+ 的标准库,这样一来,上面的问题我们就不难理解了编译 C+ 程序,需要链接 C+ 的函数库 libstdc+.a。编译 C 的时候我们不需要指定 C 的函数库,为什么 C+ 要指定呢?这是由于早期 gcc 是指 GNU 的 C 语言编译器(GNU C Com

30、piler),随着 C+,Fortran 等语言的加入,gcc的含义才变化成了 GNU 编译器集合(GNU Compiler Collection)。C作为 gcc 的原生语言,故编译时不需额外的选项。不过幸运的是,GCC 包含专门为 C+ 、Fortran 等语言的编译器前端。于是,上面的例子,我们可以直接用如下命令编译:$ g+ -Wall hello.cpp -o helloGCC 的 C+ 前端是 g+,而 Fortran 的情况则有点复杂:在 gcc-4.0 版本之前,Fortran 前端是 g77,而gcc-4.0之后的版本对应的 Fortran 前端则改为 gfortran。下面

31、我们先写一个简单的 Fortran 示例程序:C Fortran 示例程序PROGRAM HELLOWORLDWRITE(*,10)10 FORMAT(hello, world)END PROGRAM HELLOWORLD将文件保存hello.f,用 GCC 的 Fortran 前端编译运行该文件$ gfortran -Wall hello.f -o hello$ ./hellohello, world我们已经知道,直接用 gcc 来编译 C+ 时,需要链接 C+ 标准库,那么用 gcc 编译 Fortran时,命令该怎么写呢?$ gcc -Wall hello.f -o helloworld

32、 -lgfortran -lgfortranbegin注意:上面这条命令与 gfortran 前端是等价的(g77 与此稍有不同)。其中库文件 libgfortranbegin.a (通过命令行选项 -lgfortranbegin 被调用) 包含运行和终止一个 Fortran 程序所必须的开始和退出代码。库文件 libgfortran.a 包含 Fortran 底层的输入输出等所需要的运行函数。对于 g77 来说,下面两条命令是等价的(注意到 g77 对应的 gcc 是 4.0 之前的版本):$ g77 -Wall hello.f -o hello$ gcc-3.4 -Wall hello.f

33、 -o hello -lfrtbegin -lg2c命令行中的两个库文件分别包含 Fortran 的开始和退出代码以及 Fortran 底层的运行函数。gcc 也被称为高层次的简称gcc编译和用makefile编译有什么共同和不同?相对于批命令, 使用makefile的优势主要体现在比较大的工程项目, 比如由众多个源程序文件组成的大程序,只要修改其中一个文件,编译连接的问题就凸现出来了.使用makefile, 只须键入一个make命令, 什么事情都不必操心, make会查找你修改了哪个文件,哪些文件将受到影响,需要新编译或生成什么文件. 不受影响的文件不会再一次重新生成. 而用批处理则不论你是

34、否修改了某一个或某几个文件, 所有的批命令行都要重新执行一遍. 这个优势对小的项目来说不是太明显.Makefile可以将许多个单独程序连接起来,只要输入make就可以编译整个程序。如果改正了其中的一个程序,当再次使用Makefile重新编译时,系统只编译被修改过的部分,这样可以节省编译程序的时间。Makefile文件中的内容实际上就是编译信息集合。下面举一个简单的例子:一个名为prog的程序由三个C源文件filea.c、fileb.c和filec.c以及库文件S编译生成,这三个文件还分别包含自己的头文件a.h 、b.h和c.h。通常情况下,C编译器将会输出三个目标文件filea.o、fileb

35、.o和filec.o。假设filea.c和fileb.c都要声明用到一个名为defs的文件,但filec.c不用。即在filea.c和fileb.c里都有这样的声明:#include defs那么下面的文档就描述了这些文件之间的相互联系:-#It is a example for describing makefileprog : filea.o fileb.o filec.occ filea.o fileb.o filec.o -LS -o progfilea.o : filea.c a.h defscc -c filea.cfileb.o : fileb.c b.h defscc -c f

36、ileb.cfilec.o : filec.c c.hcc -c filec.c-这个描述文档就是一个简单的makefile文件。下面我解释一下各行的意义:第一行被#修饰为行为注释行;第二行指定prog由三个目标文件filea.o、fileb.o和filec.o链接生成;第三行描述了如何从prog所依赖的文件建立可执行文件。接下来的4、6、8行分别指定三个目标文件,以及它们所依赖的.c和.h文件以及defs文件。而5、7、9行则指定了如何从目标所依赖的文件建立目标。makefile的基本内容格式如下:target . : prerequisites . command . . target也就

37、是一个目标文件,可以是Object File,也可以是执行文件。还可以是一个标签(Label),对于标签这种特性,在后续的“伪目标”章节中会有叙述。 prerequisites就是,要生成那个target所需要的文件或是目标。 command也就是make需要执行的命令。(任意的Shell命令)这是一个文件的依赖关系,也就是说,target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件,其生成规则定义在command中。说白一点就是说,prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话,command所定义的命令就会被执行。这就是Makefile的规则。

38、也就是Makefile中最核心的内容。Makefile文件作为一种描述文档一般需要包含以下内容: 宏定义 源文件之间的相互依赖关系 可执行的命令Makefile中允许使用简单的宏指代源文件及其相关编译信息,在Linux中也称宏为变量。在引用宏时只需在变量前加$符号,但值得注意的是,如果变量名的长度超过一个字符,在引用时就必须加圆括号()。下面都是有效的宏引用:$(CFLAGS)$2$Z$(Z)其中最后两个引用是完全一致的。需要注意的是一些宏的预定义变量,在Unix系统中,$*、$、$?和$ pianoapan.txt gcc -E hello.c | more 慢慢看吧,一个hello word 也要与处理成800行的代码 -o 制定目标名称,缺省的时候,gcc 编译出来的文件是a.out,很难听,如果你和我有同感 ,改掉它,哈哈 例子用法 gcc -o hello.exe hello.c (哦,windows用习惯了) gcc -o hello.asm -S hello.c -pipe 使用管道代替编译中临时文件,在使用非gnu汇编工具的时候,可能有些问题 gcc -pipe -o hello.exe hello.c -ansi 关闭gnu c中与ansi c不兼容的特性,激活ansi c的专有特性(包括禁止

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