全面认识GCC编译器及工作流程

作为软件开发者，大家对于GCC应该都不陌生。我们之所以熟悉并了解它，是因为它具有许多特殊而强大的功能。

GCC的发展历程

GNU项目的主要目标是创建一个完全免费的操作系统，称为“GNU’s Not Unix（GNU）”。该操作系统计划包括自由软件基金会开发的其他大部分软件，以对抗商业软件。这个操作系统的核心（内核）被称为HURD。

然而，GNU在完全免费的操作系统开发方面并没有取得成功，直到20世纪90年代，Linus Benedict Torvalds开发了Linux操作系统，GNU才算是在免费操作系统方面实现了目标。

尽管GNU计划在开发免费操作系统方面没有成功，但他们成功地开发了几个广为人知的GNU软件，其中最著名的是GNU C Compiler（gcc）。

这个软件成为历史上最优秀的C语言编译器之一。与其他编译器相比，它具有更高的执行效率，平均高出20%~30%。这使那些依靠销售编译器的公司感到困扰，因为它们无法开发出与gcc同样出色、完全免费且开源的编译器。

认识GCC

GCC 原来代表“GNU C Compiler”的意思，GCC 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。

自从面世后，GCC 逐渐扩充、发展，现在不仅仅支持C语言，还支持其他很多语言，包括 C++、Ada、Objective-C、Fortran 和 Java 等。因此，GCC 的意思被重新定义为“GNU Compiler Collection”，也即“GUN 编译器套件”。

GUN 编译器套件包含多种前端处理器，以翻译各种不同语言。当然，在本教程中我们重点讨论的是基于C语言的前端处理器 GCC。

GCC 也是一种多目标（multitarget）编译器；换句话说，它通过使用可互换的后端处理器，为多种不同的计算机架构生成相应的可执行程序。

正如模块化概念所提倡的，GCC 可被用作交互式编译器；也就是说，可以使用 GCC 对所有设备与操作系统创建可执行程序，不需要局限于仅仅是运行 GCC 的平台。然而，这么做需要特殊的配置和安装，大多数 GCC 的安装，仅能针对它们的宿主系统编译程序。

GCC 不仅支持C的许多“方言”，也可以区别不同的C语言标准；也就是说，可以使用命令行选项来控制编译器在翻译源代码时应该遵循哪个C标准。

GCC编译流程

GCC 编译器在编译一个C语言程序时需要经过以下 4 步：

将C语言源程序预处理，生成.i文件。

预处理后的.i文件编译成为汇编语言，生成.s文件。

将汇编语言文件经过汇编，生成目标文件.o文件。

将各个模块的.o文件链接起来生成一个可执行程序文件。

GCC 编译流程如下图所示：

.i文件、.s文件、.o文件可以认为是中间文件或临时文件，如果使用 GCC 一次性完成C语言程序的编译，那么只能看到最终的可执行文件，这些中间文件都是看不到的，因为 GCC 已经经它们删除了。

GCC编译选项

GCC 是一个功能强大的编译器，其编译选项非常多。有些选项一般程序员根本不会用到。因此将所有的编译选项全部列出讲解是不明智的。下面只对一些 gcc 编译器的常 用选项进行详细的讲解，这些选项在实际编程过程中非常实用。

注意：gcc 编译选项会区分大小写。因此-o选项和-O选项的效果是不一样的。前者表示源文件编译成为可执行文件，后者表示将源文件编译成为可执行文件并且进行一级优化。

其他强大功能

其他编译器有的功能，绝大部分在GCC中都有，下面简单介绍一些功能。

1.GCC 生成动态链接库

Linux 下动态链接库（shared object file，共享对象文件）的文件后缀为.so，它是一种特殊的目标文件（object file），可以在程序运行时被加载（链接）进来。使用动态链接库的优点是：程序的可执行文件更小，便于程序的模块化以及更新，同时，有效内存的使用效率更高。

2.GCC 生成静态链接库

Linux 下的静态链接库是以.a结尾的二进制文件，它作为程序的一个模块，在链接期间被组合到程序中。和静态链接库相对的是动态链接库（.so文件），它在程序运行阶段被加载进内存。

制作链接库的目的是希望别人使用我们已经实现的功能，但又不希望别人看到我们的源代码，这对商业机构是非常友好的。

Linux 下静态链接库文件的命名规则为：

libxxx.a

xxx 表示库的名字。例如，libc.a、libm.a、libieee.a、libgcc.a 都是 Linux 系统自带的静态库。

3.C语言和C++的混合编译

在 GCC 编译器中，可以将不同编程语言生成的目标文件混合在一起使用，但是操作起来非常的困难，因为不同的编程语言都有自己的特性。混合使用时要处理好产生的各种问题，包括全局命名约定、命令、参数传递、数据类型转换、出错处理，以及两种语言标准运行时的库的混合。

类似，Java和C语言同样也可以混合编译。

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