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GCC编译C/C++程序(一步完成)

通过前面章节的学习我们知道,GCC 编译器并未提供给用户可用鼠标点击的界面窗口,要想调用 GCC 编译器编译 C 或者 C++ 程序,只能通过执行相应的 gcc 或者 g++ 指令。本节将重点给大家讲解如何编写 gcc 或者 g++ 指令来编译 C、C++ 程序。

注意,在前面的讲解中我们一直提到“编译”C、C++ 程序,其本意指的是将 C、C++ 代码转变为可执行程序(等同于 Windows 系统中以 .exe 为后缀的可执行文件)。但实际上,C 或者 C++ 程序从源代码生成可执行程序的过程,需经历 4 个过程,分别是预处理、编译、汇编和链接。有关这 4 个过程的具体含义,读者可阅读《那些被编译器隐藏了的过程》一节做详细了解,这里不再做重复赘述。

同样,使用 GCC 编译器编译 C 或者 C++ 程序,也必须要经历这 4 个过程。但考虑在实际使用中,用户可能并不关心程序的执行结果,只想快速得到最终的可执行程序,因此 gcc 和 g++ 都对此需求做了支持。

首先以运行 C 语言程序为例,给大家演示如何使用 gcc 快速获得对应的可执行程序。如下就是一段 C 语言程序:
//存储在 demo.c 文件中
#include <stdio.h>
int main(){
   puts("GCC教程:http://c.biancheng.net/gcc/");
   return 0;
}
如上所示,这是一个很简单的输出“Hello,World!”字符串的 C 语言程序,接下来打开命令行窗口(Terminal),编写如下 gcc 指令:

[root@bogon ~]# gcc demo.c

按下 Enter 回车键,由此 GCC 编译器就帮我们在当前目录下生成了对应的可执行文件,该文件的名称为 a.out,可以通过 ls 指令查看该文件是否存在:

[root@bogon ~]# ls
a.out    demo.c

#或许还有其他文件,这里不再一一列出
在此基础上,我们可以执行该文件,查看其执行结果,继续编写如下指令:

[root@bogon ~]# ./a.out
GCC教程:http://c.biancheng.net/gcc/


通过前面的学习我们知道,执行 C++ 程序和执行 C 语言程序不同的是,要么使用 g++ 指令,要么使用 gcc -xc++ -lstdc++ -shared-libgcc 指令。比如下面为一段简单的 C++ 程序:
//位于 demo.cpp 文件中
#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    cout << "GCC教程:http://c.biancheng.net/gcc/" << endl;
    return 0;
}
运行此程序,可以编写如下指令并执行:

[root@bogon ~]# g++ demo.cpp  #或者 gcc -xc++ -lstdc++ -shared-libgcc demo.cpp


同样,GCC 编译器会在当前目录下生成一个名为 a.out 的可执行文件(如果之前有同名文件,旧文件会被覆盖)。通过如下指令即可运行该文件:

[root@bogon ~]# ./a.out
GCC教程:http://c.biancheng.net/gcc/


注意,gcc 或者 g++ 指令还支持用户手动指定最终生成的可执行文件的文件名,例如修改前面执行 C、C++ 程序的 gcc 和 g++ 指令:

[root@bogon ~]# gcc demo.c -o demo.exe
[root@bogon ~]# g++ demo.cpp -o democpp.exe   # 或者 gcc -xc++ -lstdc++ -shared-libgcc demo.cpp -o democpp.exe

其中 -o 选项用于指定要生成的文件名,例如 -o demo.exe 即表示将生成的文件名设为 demo.exe。

可以看到,GCC 编译器支持使用 gcc(g++)指令“一步编译”指定的 C(C++)程序。

注意,虽然我们仅编写了一条 gcc 或者 g++ 指令,但其底层依据是按照预处理、编译、汇编、链接的过程将 C 、C++ 程序转变为可执行程序的。而本应在预处理阶段、编译阶段、汇编阶段生成的中间文件,此执行方式默认是不会生成的,只会生成最终的 a.out 可执行文件(除非为 gcc 或者 g++ 额外添加 -save-temps 选项)。

对于初学者来说,可能需要深入探究 C、C++ 程序转变为可执行程序的整个过程,查看该过程中产生的中间文件。如此,上面介绍的执行方式将不再使用,而要采用分步编译的方式。

所谓“分步编译”,即由用户手动调用 GCC 编译器完成对 C、C++源代码的预处理、编译、汇编以及链接过程,每个阶段都会生成对源代码加工后的文件。

那么,到底如何分步编译 C、C++ 程序呢?事实上,GCC 编译器除了提供 gcc 和 g++ 这 2 个指令之外,还提供有大量的指令选项,方便用户根据自己的需求自定义编译方式。在前面的学习过程中,我们已经使用了一些指令选项,比如编译 C++ 程序时 gcc 指令后跟的 -xc++、-lstdc++、-shared-libgcc,再比如手动指定可执行文件名称的 -o 选项。

表 1 罗列出了实际使用 gcc 或者 g++ 指令编译 C/C++ 程序时,常用的一些指令选项:

表 1 GCC常用的编译选项
gcc/g++指令选项 功 能
-E(大写) 预处理指定的源文件,不进行编译。
-S(大写) 编译指定的源文件,但是不进行汇编。
-c 编译、汇编指定的源文件,但是不进行链接。
-o 指定生成文件的文件名。
-llibrary(-I library) 其中 library 表示要搜索的库文件的名称。该选项用于手动指定链接环节中程序可以调用的库文件。建议 -l 和库文件名之间不使用空格,比如 -lstdc++。
-ansi 对于 C 语言程序来说,其等价于 -std=c90;对于 C++ 程序来说,其等价于 -std=c++98。
-std= 手动指令编程语言所遵循的标准,例如 c89、c90、c++98、c++11 等。

注意,表 1 中仅列出了初学者常用的一些指令选项,事实上这仅是冰山一角,GCC 编译器提供有大量的指令选项,可满足我们在大部分场景下的编译需求。有关更多的编译指令,感兴趣的读者可自行查看 GCC 手册

在表 1 的基础上,接下来将分章节对如何实现分步编译做详细的讲解,即如何将一个源代码程序经历预处理、编译、汇编以及链接这 4 个过程,最终生成对应的可执行程序。

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