GNU C Compiler

gcc简介
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(Linking)。

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)#include “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，而对于B类，cpp在当前目录中搜寻头文件， 这个选项的作用是告诉cpp，如果在当前目录中没有找到需要的文件，就到指定的dirname目录中去寻找。在程序设计中，如果我们需要的这种包含文件分 别分布在不同的目录中，就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。

-Ldirname，将dirname所指出的目录加入到程序函数档案 库文件的目录列表中，是在连接过程中使用的参数。在预设状态下，连接程序ld在系统的预设路径中(如/usr/lib)寻找所需要的档案库文件，这个选项 告诉连接程序，首先到-L指定的目录中去寻找，然后到系统预设路径中寻找，如果函数库存放在多个目录下，就需要依次使用这个选项，给出相应的存放目录。

-lname，在连接时，装载名字为“libname.a”的函数库，该函数库位于系统预设的目录或者由-L选项确定的目录下。例如，-lm表示连接名为“libm.a”的数学函数库。

上面我们简要介绍了gcc编译器最常用的功能和主要参数选项，更为详尽的资料可以参看Linux系统的联机帮助。

假定我们有一个程序名为test.c的C语言源代码文件，要生成一个可执行文件，最简单的办法就是∶

gcc test.c

这时，预编译、编译连接一次完成，生成一个系统预设的名为a.out的可执行文件，对于稍为复杂的情况，比如有多个源代码文件、需要连接档案库或者有其他比较特别的要求，就要给定适当的调用选项参数。再看一个简单的例子。

整个源代码程序由两个文件testmain.c 和testsub.c组成，程序中使用了系统提供的数学库，同时希望给出的可执行文件为test，这时的编译命令可以是∶

gcc testmain.c testsub.c □lm □o test

其中，-lm表示连接系统的数学库libm.a，这个过程可以用图12-1框图描述。


gcc的错误类型及对策
gcc 编译器如果发现源程序中有错误，就无法继续进行，也无法生成最终的可执行文件。为了便于修改，gcc给出错误资讯，我们必须对这些错误资讯逐个进行分析、 处理，并修改相应的语言，才能保证源代码的正确编译连接。gcc给出的错误资讯一般可以分为四大类，下面我们分别讨论其产生的原因和对策。

第一类∶C语法错误
错 误资讯∶文件source.c中第n行有语法错误(syntex errror)。这种类型的错误，一般都是C语言的语法错误，应该仔细检查源代码文件中第n行及该行之前的程序，有时也需要对该文件所包含的头文件进行检 查。有些情况下，一个很简单的语法错误，gcc会给出一大堆错误，我们最主要的是要保持清醒的头脑，不要被其吓倒，必要的时候再参考一下C语言的基本教 材。

第二类∶头文件错误
错误资讯∶找不到头文件head.h(Can not find include file head.h)。这类错误是源代码文件中的包含头文件有问题，可能的原因有头文件名错误、指定的头文件所在目录名错误等，也可能是错误地使用了双引号和尖括号。

第三类∶档案库错误
错误资讯∶连接程序找不到所需的函数库，例如∶

ld: -lm: No such file or directory

这类错误是与目标文件相连接的函数库有错误，可能的原因是函数库名错误、指定的函数库所在目录名称错误等，检查的方法是使用find命令在可能的目录中寻找相应的函数库名，确定档案库及目录的名称并修改程序中及编译选项中的名称。

第四类∶未定义符号
错 误资讯∶有未定义的符号(Undefined symbol)。这类错误是在连接过程中出现的，可能有两种原因∶一是使用者自己定义的函数或者全局变量所在源代码文件，没有被编译、连接，或者干脆还没 有定义，这需要使用者根据实际情况修改源程序，给出全局变量或者函数的定义体；二是未定义的符号是一个标准的库函数，在源程序中使用了该库函数，而连接过 程中还没有给定相应的函数库的名称，或者是该档案库的目录名称有问题，这时需要使用档案库维护命令ar检查我们需要的库函数到底位于哪一个函数库中，确定 之后，修改gcc连接选项中的-l和-L项。

排除编译、连接过程中的错误，应该说这只是程序设计中最简单、最基本的一个步骤，可以说 只是开了个头。这个过程中的错误，只是我们在使用C语言描述一个算法中所产生的错误，是比较容易排除的。我们写一个程序，到编译、连接通过为止，应该说刚 刚开始，程序在运行过程中所出现的问题，是算法设计有问题，说得更玄点是对问题的认识和理解不够，还需要更加深入地测试、调试和修改。一个程序，稍为复杂 的程序，往往要经过多次的编译、连接和测试、修改。下面我们学习的程序维护、调试工具和版本维护就是在程序调试、测试过程中使用的，用来解决调测阶段所出 现的问题。

gcc安装

目前，GCC可以用来编译C/C++、FORTRAN、J***A、OBJC、ADA等语言的程序，可根据需要选择安装支持的语言。GCC 3.4.0比 以前版本更好地支持了C++标准。本文以在Redhat Linux上安装GCC3.4.0为例，介绍了GCC的安装过程。
　　安装之前，系统中必须要有cc或者gcc等编译器，并且是可用的，或者用环境变量CC指定系统上的编译器。如果系统上没有编译器，不能安装源代码形式 的GCC 3.4.0。如果是这种情况，可以在网上找一个与你系统相适应的如RPM等二进制形式的GCC软件包来安装使用。本文介绍的是以源代码形式提供 的GCC软件包的安装过程，软件包本身和其安装过程同样适用于其它Linux和Unix系统。 
　　系统上原来的GCC编译器可能是把gcc等命令文件、库文件、头文件等分别存放到系统中的不同目录下的。与此不同，现在GCC建议我们将一个版本的 GCC安装在一个单独的目录下。这样做的好处是将来不需要它的时候可以方便地删除整个目录即可（因为GCC没有uninstall功能）；缺点是在安装完 成后要做一些设置工作才能使编译器工作正常。在本文中我采用这个方案安装GCC 3.4.0，并且在安装完成后，仍然能够使用原来低版本的GCC编译器， 即一个系统上可以同时存在并使用多个版本的GCC编译器。 
　　按照本文提供的步骤和设置选项，即使以前没有安装过GCC，也可以在系统上安装上一个可工作的新版本的GCC编译器。 
　　1. 下载 
　　在GCC网站上（http://gcc.gnu.org/）或者通过网上搜索可以查找到下载资源。目前GCC的最新版本为 3.4.0。可供下载的文件一般有两种形式：gcc-3.4.0.tar.gz和gcc-3.4.0.tar.bz2，只是压缩格式不一样，内容完全一致，下载其中一种即可。 
　　2. 解压缩 
　　根据压缩格式，选择下面相应的一种方式解包（以下的“%”表示命令行提示符）： 
　　% tar xzvf gcc-3.4.0.tar.gz 
　　或者 
　　% bzcat gcc-3.4.0.tar.bz2 | tar xvf - 
　　新生成的gcc-3.4.0这个目录被称为源目录，用${srcdir}表示它。以后在出现${srcdir}的地方，应该用真实的路径来替换它。用pwd命令可以查看当前路径。 
　　在${srcdir}/INSTALL目录下有详细的GCC安装说明，可用浏览器打开index.html阅读。 
　　3. 建立目标目录
　　目标目录（用${objdir}表示）是用来存放编译结果的地方。GCC建议编译后的文件不要放在源目录${srcdir]中（虽然这样做也可以），最好单独存放在另外一个目录中，而且不能是${srcdir}的子目录。 
　　例如，可以这样建立一个叫 gcc-build 的目标目录（与源目录${srcdir}是同级目录）： 
　　% mkdir gcc-build 
　　% cd gcc-build 
　　以下的操作主要是在目标目录 ${objdir} 下进行。 
　　4. 配置
　　配置的目的是决定将GCC编译器安装到什么地方（${destdir}），支持什么语言以及指定其它一些选项等。其中，${destdir}不能与${objdir}或${srcdir}目录相同。 
　　配置是通过执行${srcdir}下的configure来完成的。其命令格式为（记得用你的真实路径替换${destdir}）： 
　　% ${srcdir}/configure --prefix=${destdir} [其它选项] 
　　例如，如果想将GCC 3.4.0安装到/usr/local/gcc-3.4.0目录下，则${destdir}就表示这个路径。 
　　在我的机器上，我是这样配置的： 
　　% ../gcc-3.4.0/configure --prefix=/usr/local/gcc-3.4.0 --enable- threads=posix --disable-checking --enable--long-long --host=i386-redhat-linux --with-system-zlib --enable-languages=c,c++,java 
　　将GCC安装在/usr/local/gcc-3.4.0目录下，支持C/C++和J***A语言，其它选项参见GCC提供的帮助说明。 
　　5. 编译 
　　% make 
　　这是一个漫长的过程。在我的机器上（P4-1.6），这个过程用了50多分钟。 
　　6. 安装 
　　执行下面的命令将编译好的库文件等拷贝到${destdir}目录中（根据你设定的路径，可能需要管理员的权限）： 
　　% make install 
　　至此，GCC 3.4.0安装过程就完成了。 
　　6. 其它设置 
　　GCC 3.4.0的所有文件，包括命令文件（如gcc、g++）、库文件等都在${destdir}目录下分别存放，如命令文件放在bin目录下、 库文件在lib下、头文件在include下等。由于命令文件和库文件所在的目录还没有包含在相应的搜索路径内，所以必须要作适当的设置之后编译器才能顺 利地找到并使用它们。
　　6.1 gcc、g++、gcj的设置 
　　要想使用GCC 3.4.0的gcc等命令，简单的方法就是把它的路径${destdir}/bin放在环境变量PATH中。我不用这种方式，而是用符号连接的方式实现，这样做的好处是我仍然可以使用系统上原来的旧版本的GCC编译器。 
　　首先，查看原来的gcc所在的路径： 
　　% which gcc 
　　在我的系统上，上述命令显示：/usr/bin/gcc。因此，原来的gcc命令在/usr/bin目录下。我们可以把GCC 3.4.0中的gcc、g++、gcj等命令在/usr/bin目录下分别做一个符号连接： 
　　% cd /usr/bin 
　　% ln -s ${destdir}/bin/gcc gcc34 
　　% ln -s ${destdir}/bin/g++ g++34 
　　% ln -s ${destdir}/bin/gcj gcj34 
　　这样，就可以分别使用gcc34、g++34、gcj34来调用GCC 3.4.0的gcc、g++、gcj完成对C、C++、J***A程序的编译了。同时，仍然能够使用旧版本的GCC编译器中的gcc、g++等命令。 
　　6.2 库路径的设置 
　　将${destdir}/lib路径添加到环境变量LD_LIBRARY_PATH中，最好添加到系统的配置文件中，这样就不必要每次都设置这个环境变量了。 
　　例如，如果GCC 3.4.0安装在/usr/local/gcc-3.4.0目录下，在RH Linux下可以直接在命令行上执行或者在文件/etc/profile中添加下面一句： 
　　setenv LD_LIBRARY_PATH /usr/local/gcc-3.4.0/lib:$LD_LIBRARY_PATH 
　　7. 测试
　　用新的编译命令（gcc34、g++34等）编译你以前的C、C++程序，检验新安装的GCC编译器是否能正常工作。 
　　8. 根据需要，可以删除或者保留${srcdir}和${objdir}目录。