Linux嵌入式开发学习指南之GCC工具.doc

【目录】1、GCC简介2、GCC的执行过程3、GCC的基本用法和选项4、GCC的错误类型及对策5、几个相关的环境变量1、GCC简介Linux系统下的GCC（GNU C Compiler）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。GCC是可以在多种硬体平台上编译出可执行程序的超级编译器，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%30%。 GCC编译器能将C、C+语言源程序、汇程式化序和目标程序编译、连接成可执行文件，如果没有给出可执行文件的名字，GCC将生成一个名为a.out的文件。在Linux系统中，可执行文件没有统一的后缀，系统从文件的属性来区分可执行文件和不可执行文件。而GCC则通过后缀来区别输入文件的类别，下面我们来介绍GCC所遵循的部分约定规则。 .c为后缀的文件，C语言源代码文件； .a为后缀的文件，是由目标文件构成的档案库文件； .C，.cc或.cxx 为后缀的文件，是C+源代码文件； .h为后缀的文件，是程序所包含的头文件； .i 为后缀的文件，是已经预处理过的C源代码文件； .ii为后缀的文件，是已经预处理过的C+源代码文件； .m为后缀的文件，是Objective-C源代码文件； .o为后缀的文件，是编译后的目标文件； .s为后缀的文件，是汇编语言源代码文件； .S为后缀的文件，是经过预编译的汇编语言源代码文件。 2、GCC的执行过程 虽然我们称GCC是C语言的编译器，但使用GCC由C语言源代码文件生成可执行文件的过程不仅仅是编译的过程，而是要经历四个相互关联的步骤预处理(也称预编译，Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assembly)和连接(Linking)。 命令GCC首先调用cpp进行预处理，在预处理过程中，对源代码文件中的文件包含(include)、预编译语句(如宏定义define等)进行分析。接着调用cc1进行编译，这个阶段根据输入文件生成以.o为后缀的目标文件。汇编过程是针对汇编语言的步骤，调用as进行工作，一般来讲，.S为后缀的汇编语言源代码文件和汇编、.s为后缀的汇编语言文件经过预编译和汇编之后都生成以.o为后缀的目标文件。当所有的目标文件都生成之后，GCC就调用ld来完成最后的关键性工作，这个阶段就是连接。在连接阶段，所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当的位置，同时，该程序所调用到的库函数也从各自所在的档案库中连到合适的地方。 3、GCC的基本用法和选项 在使用GCC编译器的时候，我们必须给出一系列必要的调用参数和文件名称。GCC编译器的调用参数大约有100多个，其中多数参数我们可能根本就用不到，这里只介绍其中最基本、最常用的参数。 GCC最基本的用法是GCC options filenames 其中options就是编译器所需要的参数，filenames给出相关的文件名称。 -c，只编译，不连接成为可执行文件，编译器只是由输入的.c等源代码文件生成.o为后缀的目标文件，通常用于编译不包含主程序的子程序文件。 -o output_filename，确定输出文件的名称为output_filename，同时这个名称不能和源文件同名。如果不给出这个选项，GCC就给出预设的可执行文件a.out。 -g，产生符号调试工具(GNU的gdb)所必要的符号资讯，要想对源代码进行调试，我们就必须加入这个选项。 -E 只运行 C 预编译器。-O，对程序进行优化编译、连接，采用这个选项，整个源代码会在编译、连接过程中进行优化处理，这样产生的可执行文件的执行效率可以提高，但是，编译、连接的速度就相应地要慢一些。 -O2，比-O更好的优化编译、连接，当然整个编译、连接过程会更慢。 -Idirname，将dirname所指出的目录加入到程序头文件目录列表中，是在预编译过程中使用的参数。C程序中的头文件包含两种情况 A)#include B)#include “myinc.h”其中，A类使用尖括号()，B类使用双引号(“ ”)。对于A类，预处理程序cpp在系统预设包含文件目录(如/usr/include)中搜寻相应的文件，而对于B类，cpp在当前目录中搜寻头文件，这个选项的作用是告诉cpp，如果在当前目录中没有找到需要的文件，就到指定的dirname目录中去寻找。在程序设计中，如果我们需要的这种包含文件分别分布在不同的目录中，就需要逐个使用-I选项给出搜索路径。 -l和-L-l参数就是用来指定程序要链接的库，-l参数紧接着就是库名，那么库名跟真正的库文件名有什么关系呢？就拿数学库来说，他的库名是m，他的库文件名是libm.so，很容易看出，把库文件名的头lib和尾.so去掉就是库名了好了现在我们知道怎么得到库名，当我们自已要用到一个第三方提供的库名字libtest.so，那么我们只要把libtest.so拷贝到 /usr/lib里，编译时加上-ltest参数，我们就能用上libtest.so库了（当然要用libtest.so库里的函数，我们还需要与 libtest.so配套的头文件）放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接了，但如果库文件没放在这三个目录里，而是放在其他目 录里，这时我们只用-l参数的话，链接还是会出错，出错信息大概是：“/usr/bin/ld: cannot find -lxxx”，也就是链接程序ld在那3个目录里找不到libxxx.so，这时另外一个参数-L就派上用场了，比如常用的X11的库，它在 /usr/X11R6/lib目录下，我们编译时就要用-L/usr/X11R6/lib -lX11参数，-L参数跟着的是库文件所在的目录名。再比如我们把libtest.so放在/aaa/bbb/ccc目录下，那链接参数就是- L/aaa/bbb/ccc -ltest另外，大部分libxxxx.so只是一个链接，以RH9为例，比如libm.so它链接到/lib/libm.so.x，/lib/libm.so.6又链接到/lib/libm-2.3.2.so，如果没有这样的链接，还是会出错，因为ld只会找libxxxx.so，所以如果你要用到xxxx库，而只有libxxxx.so.x或者libxxxx-x.x.x.so，做一个链接就可以了ln -s libxxxx-x.x.x.so libxxxx.so手工来写链接参数总是很麻烦的，还好很多库开发包提供了生成链接参数的程序，名字一般叫xxxx-config，一般放在/usr/bin目录下，比如gtk1.2的链接参数生成程序是gtk-config，执行gtk-config libs就能得到以下输出”-L/usr/lib -L/usr/X11R6/lib -lgtk -lgdk -rdynamic-lgmodule -lglib -ldl -lXi -lXext -lX11 -lm”，这就是编译一个gtk1.2程序所需的gtk链接参数，xxx-config除了libs参数外还有一个参数是cflags用来生成头文件包含目录的，也就是-I参数，在下面我们将会讲到。你可以试试执行gtk-configlibs cflags，看看输出结果现在的问题就是怎样用这些输出结果了，最笨的方法就是复制粘贴或者照抄，聪明的办法是在编译命令行里加入这个xxxx-config libs cflags，比如编译一个gtk程序：GCC gtktest.c gtk-config libs cflags这样就差不多了。注意不是单引号，而是1键左边那个键。除了xxx-config以外，现在新的开发包一般都用pkg-config来生成链接参数，使用方法跟xxx-config类似，但 xxx-config是针对特定的开发包，但pkg-config包含很多开发包的链接参数的生成，用pkg-config list-all命令可以列出所支持的所有开发包，pkg-config的用法就是pkg -config pagName libs cflags，其中pagName是包名，是pkg-configlist-all里列出名单中的一个，比如gtk1.2的名字就是gtk+， pkg-config gtk+ libs cflags的作用跟gtk-config libs cflags是一样的。比如：GCC gtktest.c pkg-config gtk+ libs cflags-include和-I-include用来包含头文件，但一般情况下包含头文件都在源码里用#include xxxxxx实现，-include参数很少用。-I参数是用来指定头文件目录，/usr/include目录一般是不用指定的，GCC知道去那里找，但 是如果头文件不在/usr/include里我们就要用-I参数指定了，比如头文件放在/myinclude目录里，那编译命令行就要加上- I/myinclude参数了，如果不加你会得到一个”xxxx.h: No such file or directory”的错误。-I参数可以用相对路径，比如头文件在当前目录，可以用-I.来指定。上面我们提到的cflags参数就是用来生成-I 参数的。-DMACRO 以字符串“1”定义 MACRO 宏。-DMACRO=DEFN 以字符串“DEFN”定义 MACRO 宏。-UMACRO 取消对 MACRO 宏的定义。-w 不生成任何警告信息。-Wall 显示所有警告信息，可将Wall看成Warn和all，GCC编译选项有许多可以联合的选项，如-lm(l选项和libm.so)-static 禁止使用共享连接。-shared 编译共享库时会用到，比如GCC -shared test.c -o libtest.so4、GCC的错误类型及对策 GCC编译器如果发现源程序中有错误，就无法继续进行，也无法生成最终的可执行文件。为了便于修改，GCC给出错误资讯，我们必须对这些错误资讯逐个进行分析、处理，并修改相应的语言，才能保证源代码的正确编译连接。GCC给出的错误资讯一般可以分为四大类，下面我们分别讨论其产生的原因和对策。 第一类C语法错误 错误资讯文件source.c中第n行有语法错误(syntex errror)。这种类型的错误，一般都是C语言的语法错误，应该仔细检查源代码文件中第n行及该行之前的程序，有时也需要对该文件所包含的头文件进行检查。有些情况下，一个很简单的语法错误，GCC会给出一大堆错误，我们最主要的是要保持清醒的头脑，不要被其吓倒，必要的时候再参考一下C语言的基本教材。 第二类头文件错误 错误资讯找不到头文件head.h(Can not find include file head.h)。这类错误是源代码文件中的包含头文件有问题，可能的原因有头文件名错误、指定的头文件所在目录名错误等，也可能是错误地使用了双引号和尖括号。 第三类档案库错误 错误资讯连接程序找不到所需的函数库，例如 ld: -lm: No such file or directory 这类错误是与目标文件相连接的函数库有错误，可能的原因是函数库名错误、指定的函数库所在目录名称错误等，检查的方法是使用find命令在可能的目录中寻找相应的函数库名，确定档案库及目录的名称并修改程序中及编译选项中的名称。 第四类未定义符号 错误资讯有未定义的符号(Undefined symbol)。这类错误是在连接过程中出现的，可能有两种原因一是使用者自己定义的函数或者全局变量所在源代码文件，没有被编译、连接，或者干脆还没有定义，这需要使用者根据实际情况修改源程序，给出全局变量或者函数的定义体；二是未定义的符号是一个标准的库函数，在源程序中使用了该库函数，而连接过程中还没有给定相应的函数库的名称，或者是该档案库的目录名称有问题，这时需要使用档案库维护命令ar检查我们需要的库函数到底位于哪一个函数库中，确定之后，修改GCC连接选项中的-l和-L项。 排除编译、连接过程中的错误，应该说这只是程序设计中最简单、最基本的一个步骤，可以说只是开了个头。这个过程中的错误，只是我们在使用C语言描述一个算法中所产生的错误，是比较容易排除的。我们写一个程序，到编译、连接通过为止，应该说刚刚开始，程序在运行过程中所出现的问题，是算法设计有问题，说得更玄点是对问题的认识和理解不够，还需要更加深入地测试、调试和修改。一个程序，稍为复杂的程序，往往要经过多次的编译、连接和测试、修改。下面我们学习的程序维护、调试工具和版本维护就是在程序调试、测试过程中使用的，用来解决调测阶段所出现的问题。 5、几个相关的环