【Linux】gcc&g++与 [ 动静态库 ] 的美妙邂逅（5）

YY的秘密代码小屋

发布于 2024-01-22 20:47:56

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发布于 2024-01-22 20:47:56

文章被收录于专栏：C++系列

前言

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一.底层知识点

引入：在我们在Window或者Linux系统上进行C/C++及其它形式的开发时，我们可能会有这样的疑问————这一过程是如何得以实现的？

其实在我们的系统中，已经提前有了C++或者其他语言开发相关的头文件，库文件；
也就是说，C++开发环境不仅仅指的是vscode，gcc，g++，更为重要的是，系统是否含有语言本身的头文件和库文件
当我们安装vscode等编译器时，我们会发现，其会让我们选择对应的开发包，其中就包括C的头文件和库文件

二.函数库

1.库的基础知识

引入：

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?
最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用
链接的过程发生在预处理阶段，而【库】的作用是——提供链接方法的实现；

库，其实就是把多个源文件（.c文件），经过一定的翻译，然后打包————到最后只提供给我们一个文件；
C语言的标准库本质是一个文件，有路径；
我们可以得到这样一个等式：我们的软件=我们的代码+库文件提供方法的实现；

2.库的命名规则（会识别即可）

引入：在我们的机器上，默认会安装动态库，静态库默认是没有安装的
例：我们能找到这样的文件名——libname.so.XXX
Linux

.so（动态库）
.a（静态库）

Windows

.dll（动态库）
.lib（静态库）

三.Linux编译器-gcc/g++使用

1. gcc/g++是什么？

gcc 是GNU Compiler Collection，原名为Gun C语言编译器，因为它原本只能处理C语言，但gcc很快地扩展，包含很多编译器（C、C++、Objective-C、Ada、Fortran、 Java），可以说gcc是GNU编译器集合；
注意点：g++既可以处理C/C++语言，而gcc只能处理C语言；一般我们使用g++即可；

2.gcc/g++的作用效果是什么？

作用：gcc/g++就是将包含了代码的文本文件编译（预处理、编译、汇编、链接）成可执行的文件。然后我们才能执行；比如我们写了一段代码 (名为a.cpp)，你可以用任意文本编辑软件来写，不需要非是IDE

3.gcc/g++ 怎么使用？选项有哪些？怎么记忆？

gcc [选项] 要编译的文件 [选项] 目标文件

在下文中有关于选项更详细的实操

gcc选项：

-E 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
-S 编译到汇编语言不进行汇编和链接
-c 编译到目标代码
-o 文件输出到文件
-static 此选项对生成的文件采用静态链接
-g 生成调试信息。GNU 调试器可利用该信息。
-shared 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库.
-O0
-O1
-O2
-O3 编译器的优化选项的4个级别，-O0表示没有优化,-O1为缺省值，-O3优化级别最高
-w 不生成任何警告信息。
-Wall 生成所有警告信息。

关于选项的记忆窍门

ESc,iso
【键盘左上角ESC键】，【ios系统反后面俩个iso】

四.使用g++指令控制【翻译】各个过程

引入：g++控制过程的原理可以理解为一个截断阀，(.c文件)从现在开始进行程序的翻译

-E表示将预处理工作做完就停下来，生成(.i文件)
-S表示将编译工作做完就停下来，生成(.s文件)
-c表示将汇编工作做完就停下来，生成(.o文件)

1.预处理（进行宏替换）

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译(得到不同版本软件),去注释等。

预处理指令是以#号开头的代码行。

实例:

gcc –E hello.c –o hello.i

选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。

选项“-o”是【指向目标文件】,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

2.编译（生成汇编）

在这个阶段中,gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等,以确定代码的实际要做的工作,在检查无误后,gcc 把代码翻译成汇编语言。

用户可以使用“-S”选项来进行查看,该选项只进行编译而不进行汇编,生成汇编代码。

实例:

gcc –S hello.i –o hello.s

3.汇编（生成机器可识别代码）

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件

读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了

（.o文件）目标文件即（.obj文件），（.obj文件）不可以独立执行，还需要进行链接

实例:

gcc –c hello.s –o hello.o

4.链接（生成可执行文件或库文件）

在成功编译之后,就进入了链接阶段

（.o文件）和库（动态库/静态库）链接形成可执行程序

实例:

gcc hello.o –o hello

五.【.obj文件】与库的链接

1.【动态库/动态链接】与【静态库/静态链接】

动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接【文件加载库】,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”,如前面所述的 libc.so.6 就是动态库。gcc 在编译时默认使用动态库。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。