gcc编译器使用说明

1、要想读懂本文，你需要对 C语言有基本的了解，本文将介绍如何使用gcc编译器。首先，我们介绍如何在命令行方式下使用编译器编译简单的C源代码。然后，我们简要介绍一下编译器究竟作了那些工作，以及如何控制编译过 程。我们也简要介绍了调试器的使用方法。GCC rules你能想象使用封闭源代码的私有编译器编译自由软件吗？你怎么知道编译 器在你的可执行文件中加入了什么？可能会加入各种后门和木马。Ken Thompson是一个著名的黑客，他编写了一个编译器，当编译器编译自己 时，就在'login'程序中留下后门和永久的木马。请到这里阅读他对这个杰作的描 述。幸运的是，我们有了 gcco 当你进

2、行 con figure;make;make in stall时，gcc在 幕后做了很多繁重的工作。如何才能让gcc为我们工作呢？我们将开始编写一个纸牌游戏，不过我们只是为了演示编译器的功能，所以尽可能地精简了代 码。我们将从头开始一步地做，以便理解编译过程，了解为了制作可执行文件 需要做些什么，按什么顺序做。我们将看看如何编译C程序，以及如何使用编译选项让gcc按照我们的要求工作。步骤(以及所用工具)如下：预编译(gcc -E)编译(gcc)，汇编(as),和连接(Id)。开始 .首先,我们应该知道如何调用编译器。实际上,这很简单。我们将从那个 著名的第一个C程序开始。(各位老前辈，请原谅我

3、)。#include <stdio.h>int main()printf("Hello World!n");把这个文件保存为 game.c。你可以在命令 行下编译它：gcc game.c在默认情况下，C编译器将生成一个名为a.out的可执行文件。你可以键入 如下命令运行它：a.outHello World每一次编译程序时，新的 a.out 将覆盖原来的程序。你无法知道是哪个程序创建了 a.out。我们可以通过使用-o编译选项，告诉gcc我们想把可执行文件叫 什么名字。我们将把这个程序叫做 game,我们可以使用任何名字，因为 C没有 Java那样的命名限制。gc

4、c -o game game.cgameHello World到现在为止,我们离一个有用的程序还差得很远。如果你觉得沮丧,你可 以想一想我们已经编译并运行了一个程序。因为我们将一点为这个程序添加功 能,所以我们必须保证让它能够运行。似乎每个刚开始学编程的程序员都想一 下子编一个 1000 行的程序,然后一次修改所有的错误。没有人,我是说没有 人,能做到这个。你应该先编一个可以运行的小程序,修改它,然后再次让它 运行。这可以限制你一次修改的错误数量。另外,你知道刚才做了哪些修改使 程序无法运行,因此你知道应该把注意力放在哪里。这可以防止这样的情况出 现：你认为你编写的东西应该能够工作,它也能通过

5、编译,但它就是不能运 行。请切记,能够通过编译的程序并不意味着它是正确的。下一步为我们的游戏编写一个头文件。头文件把数据类型和函数声明集中 到了一处。这可以保证数据结构定义的一致性,以便程序的每一部分都能以同 样的方式看待一切事情。#ifndef DECK_H#define DECK_H#define DECKSIZE 52typedef struct deck_tint cardDECKSIZE;/* number of cards used */int dealt;deck_t;#endif /* DECK_H */把这个文件保存为deck.h。只能编译.c文件，所以我们必须修改game.

6、c。 在game.c的第2行，写上#include"deck.h"。在第5行写上deck_tdeck;。为了保 证我们没有搞错，把它重新编译一次。gcc -o game game.c如果没有错误，就没有问题。如果编译不能通过，那么就修改它直到能通 过为止。预编译编译器是怎么知道deck_t类型是什么的呢？因为在预编译期间，它实际上 把"deck.h"文件复制到了 "game.c"文件中。源代码中的预编译指示以"#"为前缀。 你可以通过在gcc后加上-E选项来调用预编译器。几乎有 3200 行的输出！其中大多数来自

7、stdio.h 包含文件，但是如果你查 看这个文件的话，我们的声明也在那里。如果你不用-o选项指定输出文件名的话，它就输出到控制台。预编译过程通过完成三个主要任务给了代码很大的灵 活性。把"in clude"的文件拷贝到要编译的源文件中。用实际值替代"define"的文本。在调用XX的地方进行XX替换。这就使你能够在整个源文件中使用符号常量（即用DECKSIZ表示一付牌中的纸牌数量），而符号常量是在一个地方定义的，如果它的值发生了变化，所 有使用符号常量的地方都能自动更新。在实践中，你几乎不需要单独使用-E选项，而是让它把输出传送给编译器。编译作为一个中

8、间步骤， gcc 把你的代码翻译成汇编语言。它一定要这样做，它 必须通过分析你的代码搞清楚你究竟想要做什么。如果你犯了语法错误，它就 会告诉你，这样编译就失败了。人们有时会把这一步误解为整个过程。但是，实际上还有许多工作要 gcc 去做呢。汇编as把汇编语言代码转换为目标代码。事实上目标代码并不能在 CPU上运 行，但它离完成已经很近了。编译器选项-c把.C文件转换为以.0为扩展名的目 标文件。如果我们运行 gcc -c game.c我们就自动创建了一个名为game.o的文件。这里我们碰到了一个重要的问 题。我们可以用任意一个.c文件创建一个目标文件。正如我们在下面所看到 的，在连接步骤中我们

9、可以把这些目标文件组合成可执行文件。让我们继续介 绍我们的例子。因为我们正在编写一个纸牌游戏，我们已经把一付牌定义为 deck_t，我们将编写一个洗牌函数。这个函数接受一个指向deck类型的指针，并把一付随机的牌装入deck类型。它使用'drawn'数组跟踪记录那些牌已经用过 了。这个具有DECKSIZ个元素的数组可以防止我们重复使用一张牌。#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <time.h>#include "deck.h"static time_t seed =

10、0;void shuffle(deck_t *pdeck)/* Keeps track of what numbers have been used */ int drawnDECKSIZE = 0;int i;/* One time initialization of rand */if(0 = seed)seed = time(NULL);srand(seed);for(i = 0; i < DECKSIZE; i+)int value = -1;dovalue = rand() % DECKSIZE;while(drawnvalue != 0);/* mark value as u

11、sed */drawnvalue = 1;/* debug statement */printf("%in", value);pdeck->cardi = value;pdeck->dealt = 0;return;把这个文件保存为shuffle.c。我们在这个代码中加入了一条调试语 句，以便运行时，能输出所产生的牌号。这并没有为我们的程序添加功能，但 是现在到了关键时刻，我们看看究竟发生了什么。因为我们的游戏还在初级阶 段，我们没有别的办法确定我们的函数是否实现了我们要求的功能。使用那条 printf 语句，我们就能准确地知道现在究竟发生了什么，以便在开始下一

12、阶段之 前我们知道牌已经洗好了。在我们对它的工作感到满意之后，我们可以把那一 行语句从代码中删掉。这种调试程序的技术看起来很粗糙，但它使用最少的语 句完成了调试任务。以后我们再介绍更复杂的调试器。请注意两个问题。我们用传址方式传递参数，你可以从 '&' (取地址)操作符看出来。这把变 量的机器地址传递给了函数，因此函数自己就能改变变量的值。也可以使用全 局变量编写程序，但是应该尽量少使用全局变量。指针是C的一个重要组成部分，你应该充分地理解它。我们在一个新的.c文件中使用函数调用。操作系统总是寻找名为'main'的函 数，并从那里开始执行。shuffle

13、.c中没有'main'函数，因此不能编译为独立的可 执行文件。我们必须把它与另一个具有'main'函数并调用'shuffle'的程序组合起 来。运行命令gcc -c shuffle.c并确定它创建了一个名为 shuffle.o 的新文件。编辑 game.c 文件，在第 7 行，在 deck_t 类型的变量 deck 声明之后，加上下面这一行：shuffle(&deck);现在，如果我们还象以前一样创建可执行文件，我们就会得到一个错误gcc -o game game.c/tmp/ccmiHnJX.o:In fun cti on 'm

14、a in':/tmp/ccmiHnJX.o(.text+0xf):undefined reference to 'shuffle'collect2: ld returned 1 exit status编译成功了，因为我们的语法是正确的。但是连接步骤却失败了，因为我 们没有告诉编译器'shuffle'函数在哪里。那么，到底什么是连接？我们怎样告诉 编译器到哪里寻找这个函数呢？连接连接器Id,使用下面的命令，接受前面由as创建的目标文件并把它转换为 可执行文件 gcc -o game game.o shuffle.o这将把两个目标文件组合起来并创建可执行文件

15、 game。连接器从 shuffle.o 目标文件中找到 shuffle 函数,并把它包括进可执行文 件。目标文件的真正好处在于,如果我们想再次使用那个函数,我们所要做的 就是包含"deck.h"文件并把shuffle.o目标文件连接到新的可执行文件中。象这样的代码重用是经常发生的。虽然我们并没有编写前面作为调试语句 调用的printf函数，连接器却能从我们用#include<stdlib.h>语句包含的文件中找 到它的声明，并把存储在 C库(/lib/libc.so.6 )中的目标代码连接进来。这种方 式使我们可以使用已能正确工作的其他人的函数，只关心我们所要

16、解决的问 题。这就是为什么头文件中一般只含有数据和函数声明，而没有函数体。一 般，你可以为连接器创建目标文件或函数库，以便连接进可执行文件。我们的 代码可能产生问题，因为在头文件中我们没有放入任何函数声明。为了确保一 切顺利，我们还能做什么呢？另外两个重要选项-Wall 选项可以打开所有类型的语法警告，以便帮助我们确定代码是正确 的，并且尽可能实现可移植性。当我们使用这个选项编译我们的代码时，我们 将看到下述警告：game.c:9: warning:implicit declarati on of fun cti on 'shuffle'这让我们知道还有一些工作要做。我们需要在

17、头文件中加入一行代码，以 便告诉编译器有关 shuffle 函数的一切，让它可以做必要的检查。听起来象是一 种狡辩，但这样做可以把函数的定义与实现分离开来，使我们能在任何地方使 用我们的函数，只要包含新的头文件并把它连接到我们的目标文件中就可以 了。下面我们就把这一行加入 deck.h 中。void shuffle(deck_t *pdeck);这就可以消除那个警告信息了。另一个常用编译器选项是优化选项-0#(即-02)。这是告诉编译器你需要什么 级别的优化。编译器具有一整套技巧可以使你的代码运行得更快一点。对于象我们这种 小程序，你可能注意不到差别，但对于大型程序来说，它可以大幅度提高运行

18、速度。你会经常碰到它，所以你应该知道它的意思。调试我们都知道，代码通过了编译并不意味着它按我们得要求工作了。你可以使用下面的命令验证是否所有的号码都被使用了game | sort - n | less并且检查有没有遗漏。如果有问题我们该怎么办？我们如何才能深入底层 查找错误呢？你可以使用调试器检查你的代码。大多数发行版都提供著名的调 试器：gdb。如果那些众多的命令行选项让你感到无所适从，那么你可以使用KDE提供的一个很好的前端工具 KDbgo还有一些其它的前端工具，它们都很相似。 要开始调试，你可以选择File->Executable然后找到你的game程序。当你按下 F5键或选择Ex

19、ecution->从菜单运行时，你可以在另一个窗口中看到输出。怎么 回事？在那个窗口中我们什么也看不到。不要担心，KDbg没有出问题。问题在于我们在可执行文件中没有加入任何调试信息，所以KDbg不能告诉我们内部发生了什么。编译器选项 -g 可以把必要的调试信息加入目标文件。你必须用这个选项编 译目标文件（扩展名为.0）,所以命令行成了：gcc -g -c shuffle.c game.cgcc -g -o game game.o shuffle.o这就把钩子放入了可执行文件，使 gdb和KDbg能指出运行情况。调试是一 种很重要的技术,很值得你花时间学习如何使用。调试器帮助程序员的方法是 它能在源代码中设置 断点”现在你可以用右键单击调用 shuffle函数的那行代 码，试着设置断点。那一行边上会出现一个红色的小圆圈。现在当你按下 F5键 时，程序就会在那一行停止执行。按 F8可以跳入shuffle函数。呵，我们现在可 以看到shuffle.c中的代码了！我