GCC 使用入门

1、GCC简介

一般所说的GCC是GUN Compiler Collection的简称，除了编译程序以外，它还含其余相关工具，因此它能把易于人类使用的高级语言编写的源代码构建成计算机可以直接执行的二进制代码。GCC是Linux平台下最经常使用的编译程序，它是Linux平台编译器的事实标准。同时，在Linux平台下的嵌入式开发领域，GCC也是用得最广泛的一种编译器。GCC之因此被普遍采用，是由于它能支持各类不一样的目标体系结构。例如，它既支持基于宿主的开发（简单讲就是要为某平台编译程序，就在该平台上编译），也支持交叉编译（即在A平台上编译的程序是供平台B使用的）。目前，GCC支持的体系结构有四十余种，常见的有X86系列、Arm、PowerPC等。同时，GCC还能运行在不一样的操做系统上，如Linux、Solaris、Windows等。

除了上面讲的以外，GCC除了支持C语言外，还支持多种其余语言，例如C++、Ada、Java、Objective-C、FORTRAN、Pascal等。

本系列文章中，咱们不只介绍GCC的基本功能，还涉及到一些诸如优化之类的高级功能。另外，咱们还考察GCC的一些映像操做工具，如size和objcopy等，这将在后续的文章中加以介绍。

2、程序的编译过程

对于GUN编译器来讲，程序的编译要经历预处理、编译、汇编、链接四个阶段，以下图所示：

     

从功能上分，预处理、编译、汇编是三个不一样的阶段，但GCC的实际操做上，它能够把这三个步骤合并为一个步骤来执行。下面咱们以C语言为例来谈一下不一样阶段的输入和输出状况。

在预处理阶段，输入的是C语言的源文件，一般为*.c。它们一般带有.h之类头文件的包含文件。这个阶段主要处理源文件中的#ifdef、 #include和#define命令。该阶段会生成一个中间文件*.i，但实际工做中一般不用专门生成这种文件，由于基本上用不到；若非要生成这种文件不可，能够利用下面的示例命令：

gcc -E  test.c -o test.i

在编译阶段，输入的是中间文件*.i，编译后生成汇编语言文件*.s 。这个阶段对应的GCC命令以下所示：

GCC -S test.i -o test.s

在汇编阶段，将输入的汇编文件*.s转换成机器语言*.o。这个阶段对应的GCC命令以下所示：

GCC -c test.s -o test.o

最后，在链接阶段将输入的机器代码文件*.s（与其它的机器代码文件和库文件）聚集成一个可执行的二进制代码文件。这一步骤，能够利用下面的示例命令完成：

GCC test.o -o test

上面介绍了GCC编译过程的四个阶段以及相应的命令。下面咱们进一步介绍经常使用的GCC的模式。

3、GCC经常使用模式

这里介绍GCC追经常使用的两种模式：编译模式和编译链接模式。下面以一个例子来讲明各类模式的使用方法。为简单起见，假设咱们所有的源代码都在一个文件test.c中，要想把这个源文件直接编译成可执行程序，可使用如下命令：

$ GCC  test.c  -o test

这里test.c是源文件，生成的可执行代码存放在一个名为test 的文件中（该文件是机器代码而且可执行）。-o 是生成可执行文件的输出选项。若是咱们只想让源文件生成目标文件（给文件虽然也是机器代码但不可执行），可使用标记-c ，详细命令以下所示：

$ GCC -c test.c

默认状况下，生成的目标文件被命名为test.o，但咱们也能够为输出文件指定名称，以下所示：

$ GCC -c test.c -o  mytest.o

上面这条命令将编译后的目标文件命名为mytest.o，而不是默认的test.o。

迄今为止，咱们谈论的程序仅涉及到一个源文件；现实中，一个程序的源代码一般包含在多个源文件之中，这该怎么办？不要紧，即便这样，用GCC处理起来也并不复杂，见下例：

$ GCC first.c second.c third.c  -o test

该命令将同时编译三个源文件，即first.c、second.c和 third.c，而后将它们链接成一个可执行程序，名为test。

须要注意的是，要生成可执行程序时，一个程序不管有有一个源文件仍是多个源文件，全部被编译和链接的源文件中必须有且仅有一个main函数，由于main函数是该程序的入口点（换句话说，当系统调用该程序时，首先将控制权授予程序的main函数）。但若是仅仅是把源文件编译成目标文件的时候，由于不会进行链接，因此main函数不是必需的。

4、经常使用选项

许多状况下，头文件和源文件会单独存放在不一样的目录中。例如，假设存放源文件的子目录名为./src，而包含文件则放在层次的其余目录下，如./inc。当咱们在./src 目录下进行编译工做时，如何告诉GCC到×××头文件呢？方法以下所示：

$ gcc test.c –I  ../inc -o test

上面的命令告诉GCC包含文件存放在./inc 目录下，在当前目录的上一级。若是在编译时须要的包含文件存放在多个目录下，可使用多个-I 来指定各个目录：

$ gcc test.c –I  ../inc –I  ../../inc2 -o test

这里指出了另外一个包含子目录inc2，较以前目录它还要在再上两级才能找到。

另外，咱们还能够在编译命令行中定义符号常量。为此，咱们能够简单的在命令行中使用-D选项便可，以下例所示：

$ gcc -DTEST_CONFIGURATION test.c -o test

上面的命令与在源文件中加入下列命令是等效的：

#define TEST_CONFIGURATION

在编译命令行中定义符号常量的好处是，没必要修改源文件就能改变由符号常量控制的行为。

5、警告功能

当GCC在编译过程当中检查出错误的话，它就会停止编译；但检测到警告时却能继续编译生成可执行程序，由于警告只是针对程序结构的诊断信息，它不能说明程序必定有错误，而是存在风险，或者可能存在错误。虽然GCC提供了很是丰富的警告，但前提是你已经启用了它们，不然它不会报告这些检测到的警告。

在众多的警告选项之中，最经常使用的就是-Wall选项。该选项能发现程序中一系列的常见错误警告，该选项用法举例以下：

$ gcc -Wall test.c -o test

该选项至关于同时使用了下列全部的选项：

◆unused-function：遇到仅声明过但还没有定义的静态函数时发出警告。
◆unused-label：遇到声明过但不使用的标号的警告。
◆unused-parameter：从未用过的函数参数的警告。
◆unused-variable：在本地声明但从未用过的变量的警告。
◆unused-value：仅计算但从未用过的值得警告。
◆Format：检查对printf和scanf等函数的调用，确认各个参数类型和格式串中的一致。
◆implicit-int：警告没有规定类型的声明。
◆implicit-function-：在函数在未经声明就使用时给予警告。
◆char-subscripts：警告把char类型做为数组下标。这是常见错误，程序员常常忘记在某些机器上char有符号。
◆missing-braces：聚合初始化两边缺乏大括号。
◆Parentheses：在某些状况下若是忽略了括号，编译器就发出警告。
◆return-type：若是函数定义了返回类型，而默认类型是int型，编译器就发出警告。同时警告那些不带返回值的 return语句，若是他们所属的函数并不是void类型。
◆sequence-point：出现可疑的代码元素时，发出报警。
◆Switch：若是某条switch语句的参数属于枚举类型，可是没有对应的case语句使用枚举元素，编译器就发出警告（在switch语句中使用default分支可以防止这个警告）。超出枚举范围的case语句一样会致使这个警告。
◆strict-aliasing：对变量别名进行最严格的检查。
◆unknown-pragmas：使用了不容许的#pragma。
◆Uninitialized：在初始化以前就使用自动变量。

须要注意的是，各警告选项既然能使之生效，固然也能使之关闭。好比假设咱们想要使用-Wall来启用个选项，同时又要关闭unused警告，利益经过下面的命令来达到目的：

$ gcc -Wall -Wno-unused test.c -o test

下面是使用-Wall选项的时候没有生效的一些警告项：

◆cast-align：一旦某个指针类型强制转换时，会致使目标所需的地址对齐边界扩展，编译器就发出警告。例如，某些机器上只能在2或4字节边界上访问整数，若是在这种机型上把char *强制转换成int *类型， 编译器就发出警告。
◆sign-compare：将有符号类型和无符号类型数据进行比较时发出警告。
◆missing-prototypes ：若是没有预先声明函数原形就定义了全局函数，编译器就发出警告。即便函数定义自身提供了函数原形也会产生这个警告。这样作的目的是检查没有在头文件中声明的全局函数。
◆Packed：当结构体带有packed属性但实际并无出现紧缩式给出警告。
◆Padded：若是结构体经过充填进行对齐则给出警告。
◆unreachable-code：若是发现从未执行的代码时给出警告。
◆Inline：若是某函数不能内嵌（inline），不管是声明为inline或者是指定了-finline-functions 选项，编译器都将发出警告。 
◆disabled-optimization：当须要太长时间或过多资源而致使不能完成某项优化时给出警告。

上面是使用-Wall选项时没有生效，但又比较经常使用的一些警告选项。本文中要介绍的最后一个经常使用警告选项是-Werror。使用该选项后，GCC发现可疑之处时不会简单的发出警告就算完事，而是将警告做为一个错误而中断编译过程。该选项在但愿获得高质量代码时很是有用。

6、小结

本文介绍了GCC的基本编译过程和编译模式，并详细阐述了GCC的一些经常使用选项以及警告功能。这些是在利用GCC进行应用编程时最基本也最经常使用的一些内容，咱们会在后续文章中继续介绍GCC的调试和优化技术。