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2019年02月28日14时46分23秒 | 作者: 运华 | 标签: 文件,编译,程序 | 浏览: 1749

准备工作

留意:本文或许会让你绝望,假如你有下列疑问的话:为什么要在终端输指令啊? GCC 是什么东西,怎样在菜单中找不到? GCC 不能有像 VC 那样的窗口吗?…… 那么你真实想要了解的或许是 anjuta,kdevelop,geany,code blocks,eclipse,netbeans 等 IDE 集成开发环境。即便在这种状况下,因为 GCC 是以上 IDE 的后台的编译器,本文仍值得你稍作了解。

假如你还没装编译环境或自己不断定装没装,无妨先履行

sudo apt-get install build-essential

假如你需求编译 Fortran 程序,那么还需求装置 gfortran(或 g77)

sudo apt-get install gfortran

[修正] 编译简略的 C 程序

C 言语经典的入门比方是 Hello World,下面是一示例代码:

#include stdio.h
int main(void)
{
  printf("Hello, world!\n");
  return 0;
}

咱们假定该代码存为文件‘hello.c’。要用 gcc 编译该文件,运用下面的指令:

$ gcc -g -Wall hello.c -o hello

该指令将文件‘hello.c’中的代码编译为机器码并存储在可履行文件 ‘hello’中。机器码的文件名是经过 -o 选项指定的。该选项一般作为指令行中的最终一个参数。假如被省掉,输出文件默以为 ‘a.out’。

留意到假如当时目录中与可履行文件重名的文件现已存在,它将被掩盖。

选项 -Wall 敞开编译器简直一切常用的正告──强烈建议你一直运用该选项。编译器有许多其他的正告选项,但 -Wall 是最常用的。默许状况下GCC 不会发生任何正告信息。当编写 C 或 C++ 程序时编译器正告十分有助于检测程序存在的问题。 留意假如有用到math.h库等非gcc默许调用的规范库,请运用-lm参数

本例中,编译器运用了 -Wall 选项而没发生任何正告,因为示例程序是彻底合法的。

选项 ""-g"" 标明在生成的方针文件中带调试信息,调试信息能够在程序反常间断发生core后,协助剖析过错发生的源头,包括发生过错的文件名和行号等十分多有用的信息。

要运转该程序,输入可履行文件的途径如下:

$ ./hello
Hello, world!

这将可履行文件载入内存,并使 CPU 开端履行其包括的指令。 途径 ./ 指代当时目录,因而 ./hello 载入并履行当时目录下的可履行文件 ‘hello’。

如上所述,当用 C 或 C++ 编程时,编译器正告是十分重要的帮手。为了阐明这一点,下面的比方包括一个奇妙的过错:为一个整数值过错地指定了一浮点数控制符‘%f’。

#include stdio.h

int main (void)
{
  printf ("Two plus two is %f\n", 4);
  return 0;
}

一眼看去该过错并不显着,可是它可被编译器捕捉到,只需启用了正告选项 -Wall。

编译上面的程序‘bad.c’,将得到如下的音讯:

$ gcc -Wall -o bad bad.c
main.c: 在函数‘main’中:
main.c:5: 正告: 格局‘%f’需求类型‘double’,但实参 2 的类型为‘int’


这标明文件 ‘bad.c’第 6 行中的格局字符串用法不正确。GCC 的音讯总是具有下面的格局 文件名:行号:音讯。编译器对过错与正告区别对待,前者将阻挠编译,后者标明或许存在的问题但并不阻挠程序编译。

本例中,对整数值来说,正确的格局控制符应该是 %d。

假如不启用 -Wall,程序外表看起来编译正常,可是会发生不正确的成果:

$ gcc bad.c -o bad
$ ./bad
Two plus two is 0.000000

清楚明了,开发程序时不查看正告是十分风险的。假如有函数运用不当,将或许导致程序溃散或发生过错的成果。敞开编译器正告选项 -Wall 可捕捉 C 编程时的大都常见过错。
[修正] 编译多个源文件

一个源程序能够分红几个文件。这样便于修正与了解,尤其是程序十分大的时分。这也使各部分独立编译成为或许。

下面的比方中咱们将程序 Hello World 分割成 3 个文件:‘hello.c’,‘hello_fn.c’和头文件‘hello.h’。这是主程序‘hello.c’:

#include "hello.h"
int main(void)
{
  hello ("world");
  return 0;
}

在从前比方的‘hello.c’中,咱们调用的是库函数 printf,本例中咱们用一个界说在文件‘hello_fn.c’中的函数 hello 替代它。

主程序中包括有头文件‘hello.h’,该头文件包括函数 hello 的声明。咱们不需求在‘hello.c’文件中包括体系头文件‘stdio.h’来声明函数 printf,因为‘hello.c’没有直接调用 printf。

文件‘hello.h’中的声明只用了一行就指定了函数 hello 的原型。

void hello (const char * name);

函数 hello 的界说在文件‘hello_fn.c’中:

#include stdio.h
#include "hello.h"

void hello (const char * name)
{
  printf ("Hello, %s!\n", name);
}

句子 #include "FILE.h" 与 #include FILE.h 有所不同:前者在查找体系头文件目录之前将先在当时目录中查找文件‘FILE.h’,后者只查找体系头文件而不查看当时目录。

要用gcc编译以上源文件,运用下面的指令:

$ gcc -Wall hello.c hello_fn.c -o newhello

本例中,咱们运用选项 -o 为可履行文件指定了一个不同的姓名 newhello。留意到头文件‘hello.h’并未在指令行中指定。源文件中的的 #include "hello.h" 指示符使得编译器主动将其包括到适宜的方位。

要运转本程序,输入可履行文件的途径名:

$ ./newhello
Hello, world!

源程序各部分被编译为单一的可履行文件,它与咱们从前的比方发生的成果相同。

点击此处下载本节的操作视频
[修正] 简略的 Makefile 文件

为便于不熟悉 make 的读者了解,本节供给一个简略的用法示例。Make 凭仗自身的优势,可在一切的 Unix 体系中被找到。要了解关于Gnu make 的更多信息,请参阅 Richard M. Stallman 和 Roland McGrath 编写的 GNU Make 手册。

Make 从 makefile(默许是当时目录下的名为‘Makefile’的文件)中读取项目的描绘。makefile指定了一系列方针(比方可履行文件)和依靠(比方方针文件和源文件)的编译规矩,其格局如下:

方针: 依靠
指令

对每一个方针,make 查看其对应的依靠文件修正时刻来断定该方针是否需求运用对应的指令从头树立。留意到,makefile 中指令行有必要以单个的 TAB 字符进行缩进,不能是空格。

GNU Make 包括许多默许的规矩(参阅隐含规矩)来简化 makefile 的构建。比方说,它们指定‘.o’文件能够经过编译‘.c’文件得到,可履行文件能够经过将‘.o’链接到一同取得。隐含规矩经过被叫做make变量的东西所指定,比方 CC(C 言语编译器)和 CFLAGS(C程序的编译选项);在makefile文件中它们经过独占一行的 变量=值 的方式被设置。对 C++ ,其等价的变量是CXX和CXXFLAGS,而变量CPPFLAGS则是编译预处理选项。

现在咱们为上一节的项目写一个简略的 makefile 文件:

CC=gcc
CFLAGS=-Wall
hello: hello.o hello_fn.o
clean:
rm -f hello hello.o hello_fn.o

该文件能够这样来读:运用 C 言语编译器 gcc,和编译选项‘-Wall’,从方针文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’生成方针可履行文件 hello(文件‘hello.o’和‘hello_fn.o’经过隐含规矩别离由‘hello.c’和‘hello_fn.c’生成)。方针clean没有依靠文件,它仅仅简略地移除一切编译生成的文件。rm指令的选项 ‘-f’(force) 按捺文件不存在时发生的过错音讯。

别的,需求留意的是,假如包括main函数的cpp文件为A.cpp, makefile中最好把可履行文件名也写成 A。

要运用该 makefile 文件,输入 make。不加参数调用make时,makefile文件中的第一个方针被树立,然后生成可履行文件‘hello’:

$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc -Wall -c -o hello_fn.o hello_fn.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!

一个源文件被修正要从头生成可履行文件,简略地再次输入 make 即可。经过查看方针文件和依靠文件的时刻戳,程序 make 可辨认哪些文件现已修正并根据对应的规矩更新其对应的方针文件:

$ vim hello.c (翻开修正器修正一下文件)
$ make
gcc -Wall -c -o hello.o hello.c
gcc hello.o hello_fn.o -o hello
$ ./hello
Hello, world!

最终,咱们移除 make 生成的文件,输入 make clean:

$ make clean
rm -f hello hello.o hello_fn.o

一个专业的 makefile文件一般包括用于装置(make install)和测验(make check)等额定的方针。

本文中涉及到的比方都满足简略以至于能够彻底不需求makefile,可是对任何大些的程序都运用 make 是很有必要的。
[修正] 链接外部库

库是预编译的方针文件(object files)的调集,它们可被链接进程序。静态库以后缀为‘.a’的特别的存档文件(archive file)存储。

规范体系库可在目录 /usr/lib 与 /lib 中找到。比方,在类 Unix 体系中 C 言语的数学库一般存储为文件 /usr/lib/libm.a。该库中函数的原型声明在头文件 /usr/include/math.h 中。C 规范库自身存储为 /usr/lib/libc.a,它包括 ANSI/ISO C 规范指定的函数,比方‘printf’。对每一个 C 程序来说,libc.a 都默许被链接。

下面的是一个调用数学库 libm.a 中 sin 函数的的比方,创立文件calc.c:

#include math.h
#include stdio.h

int main (void)
{
  double x = 2.0;
  double y = sin (x);
  printf ("The value of sin(2.0) is %f\n", y);
  return 0;
}

测验独自从该文件生成一个可履行文件将导致一个链接阶段的过错:

$ gcc -Wall calc.c -o calc
/tmp/ccbR6Ojm.o: In function main:
/tmp/ccbR6Ojm.o(.text+0x19): undefined reference to ‘sin’

函数 sin,未在本程序中界说也不在默许库‘libc.a’中;除非被指定,编译器也不会链接‘libm.a’。

为使编译器能将 sin 链接进主程序‘calc.c’,咱们需求供给数学库‘libm.a’。一个简略想到但比较费事的做法是在指令行中显式地指定它:

$ gcc -Wall calc.c /usr/lib/libm.a -o calc

函数库‘libm.a’包括一切数学函数的方针文件,比方sin,cos,exp,log及sqrt。链接器将查找一切文件来找到包括 sin 的方针文件。

一旦包括 sin 的方针文件被找到,主程序就能被链接,一个完好的可履行文件就可生成了:

$ ./calc
The value of sin(2.0) is 0.909297

可履行文件包括主程序的机器码以及函数库‘libm.a’中 sin 对应的机器码。

为防止在指令行中指定长长的途径,编译器为链接函数库供给了方便的选项‘-l’。例如,下面的指令

$ gcc -Wall calc.c -lm -o calc

与咱们上面指定库全途径‘/usr/lib/libm.a’的指令等价。

一般来说,选项 -lNAME使链接器测验链接体系库目录中的函数库文件 libNAME.a。一个大型的程序一般要运用许多 -l 选项来指定要链接的数学库,图形库,网络库等。
[修正] 编译C++与Fortran

GCC 是 GNU 编译器调集(GNU Compiler Collection)的首字母缩写词。GNU 编译器调集包括 C,C++,Objective-C,Fortran,Java 和 Ada 的前端以及这些言语对应的库(libstdc++,libgcj,……)。

前面咱们只涉及到 C 言语,那么如何用 gcc 编译其他言语呢?本节将简略介绍 C++ 和 Fortran 编译的比方。

首要咱们测验编译简略的 C++ 的经典程序 Hello world:

#include iostream
int main(int argc,char *argv[])
{
  std::cout "hello, world" std::endl;
  return 0;
}

将文件保存为‘hello.cpp’,用 gcc 编译,成果如下:

$ gcc -Wall hello.cpp -o hello
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int):
hello.cpp:(.text+0x23): undefined reference to `std::ios_base::Init::Init()
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__tcf_0:
hello.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()
/tmp/cch6oUy9.o: In function `main:
hello.cpp:(.text+0x8e): undefined reference to `std::cout
hello.cpp:(.text+0x93): undefined reference to `std::basic_ostream char, std::char_traits char std::operator std::char_traits char (std::basic_ostream char, std::char_traits char , char const*)
/tmp/cch6oUy9.o:(.eh_frame+0x11): undefined reference to `__gxx_personality_v0
collect2: ld returned 1 exit status

出错了!!并且过错还许多,很难看懂,这可怎样办呢?在解说之前,咱们先试试下面的指令:

$ gcc -Wall hello.cpp -o hello -lstdc++

噫,加上-lstdc++选项后,编译居然经过了,并且没有任何正告。运转程序,成果如下:

$ ./hello
hello, world

经过上节,咱们能够知道,-lstdc++ 选项用来告诉链接器链接静态库 libstdc++.a。而从字面上能够看出,libstdc++.a 是C++ 的规范库,这样一来,上面的问题咱们就不难了解了──编译 C++ 程序,需求链接 C++ 的函数库 libstdc++.a。

编译 C 的时分咱们不需求指定 C 的函数库,为什么 C++ 要指定呢?这是因为前期 gcc 是指 GNU 的 C 言语编译器(GNU C Compiler),跟着 C++,Fortran 等言语的参加,gcc的意义才改变成了 GNU 编译器调集(GNU Compiler Collection)。C作为 gcc 的原生言语,故编译时不需额定的选项。

不过走运的是,GCC 包括专门为 C++ 、Fortran 等言语的编译器前端。所以,上面的比方,咱们能够直接用如下指令编译:

$ g++ -Wall hello.cpp -o hello

GCC 的 C++ 前端是 g++,而 Fortran 的状况则有点杂乱:在 gcc-4.0 版别之前,Fortran 前端是 g77,而gcc-4.0之后的版别对应的 Fortran 前端则改为 gfortran。下面咱们先写一个简略的 Fortran 示例程序:

C  Fortran 示例程序
  PROGRAM HELLOWORLD
  WRITE(*,10)
  10 FORMAT(hello, world)
  END PROGRAM HELLOWORLD

将文件保存‘hello.f’,用 GCC 的 Fortran 前端编译运转该文件

$ gfortran -Wall hello.f -o hello
$ ./hello
hello, world

咱们现已知道,直接用 gcc 来编译 C++ 时,需求链接 C++ 规范库,那么用 gcc 编译 Fortran时,指令该怎样写呢?

$ gcc -Wall hello.f -o helloworld -lgfortran -lgfortranbegin

留意:上面这条指令与 gfortran 前端是等价的(g77 与此稍有不同)。其间库文件 libgfortranbegin.a (经过指令行选项 -lgfortranbegin 被调用) 包括运转和停止一个 Fortran 程序一切必要的开端和退出代码。库文件 libgfortran.a 包括 Fortran 底层的输入输出等所需求的运转函数。

关于 g77 来说,下面两条指令是等价的(留意到 g77 对应的 gcc 是 4.0 之前的版别):

$ g77 -Wall hello.f -o hello
$ gcc-3.4 -Wall hello.f -o hello -lfrtbegin -lg2c

指令行中的两个库文件别离包括 Fortran 的开端和退出代码以及 Fortran 底层的运转函数。
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