嵌入式開發學習總結——gcc工具

【目錄】

1、gcc簡介

2、gcc的執行過程

3、gcc的基本用法和選項

4、gcc的錯誤類型及對策

5、幾個相關的環境變數

1、gcc簡介
Linux系統下的gcc（GNU C Compiler）是GNU推出的功能強大、性能優越的多平台編譯器，是GNU的代表作品之一。gcc是可以在多種硬體平台上編譯出可執行程序的超級編譯器，其執行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30%。

gcc編譯器能將C、C++語言源程序、匯程式化序和目標程序編譯、連接成可執行文件，如果沒有給出可執行文件的名字，gcc將生成一個名為a.out的文件。在Linux系統中，可執行文件沒有統一的後綴，系統從文件的屬性來區分可執行文件和不可執行文件。而gcc則通過後綴來區別輸入文件的類別，下面我們來介紹gcc所遵循的部分約定規則。

.c為後綴的文件，C語言源代碼文件；

.a為後綴的文件，是由目標文件構成的檔案庫文件；

.C，.cc或.cxx 為後綴的文件，是C++源代碼文件；

.h為後綴的文件，是程序所包含的頭文件；

.i 為後綴的文件，是已經預處理過的C源代碼文件；

.ii為後綴的文件，是已經預處理過的C++源代碼文件；

.m為後綴的文件，是Objective-C源代碼文件；

.o為後綴的文件，是編譯后的目標文件；

.s為後綴的文件，是彙編語言源代碼文件；

.S為後綴的文件，是經過預編譯的彙編語言源代碼文件。

2、gcc的執行過程
雖然我們稱gcc是C語言的編譯器，但使用gcc由C語言源代碼文件生成可執行文件的過程不僅僅是編譯的過程，而是要經歷四個相互關聯的步驟∶預處理(也稱預編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、彙編(Assembly)和連接(Linking)。

命令gcc首先調用cpp進行預處理，在預處理過程中，對源代碼文件中的文件包含(include)、預編譯語句(如宏定義define等)進行分析。接著調用cc1進行編譯，這個階段根據輸入文件生成以.o為後綴的目標文件。彙編過程是針對彙編語言的步驟，調用as進行工作，一般來講，.S為後綴的彙編語言源代碼文件和彙編、.s為後綴的彙編語言文件經過預編譯和彙編之後都生成以.o為後綴的目標文件。當所有的目標文件都生成之後，gcc就調用ld來完成最後的關鍵性工作，這個階段就是連接。在連接階段，所有的目標文件被安排在可執行程序中的恰當的位置，同時，該程序所調用到的庫函數也從各自所在的檔案庫中連到合適的地方。

3、gcc的基本用法和選項
在使用gcc編譯器的時候，我們必須給出一系列必要的調用參數和文件名稱。gcc編譯器的調用參數大約有100多個，其中多數參數我們可能根本就用不到，這裡只介紹其中最基本、最常用的參數。

gcc最基本的用法是∶gcc [options] [filenames]

其中options就是編譯器所需要的參數，filenames給出相關的文件名稱。

-c，只編譯，不連接成為可執行文件，編譯器只是由輸入的.c等源代碼文件生成.o為後綴的目標文件，通常用於編譯不包含主程序的子程序文件。

-o output_filename，確定輸出文件的名稱為output_filename，同時這個名稱不能和源文件同名。如果不給出這個選項，gcc就給出預設的可執行文件a.out。

-g，產生符號調試工具(GNU的gdb)所必要的符號資訊，要想對源代碼進行調試，我們就必須加入這個選項。

-E 只運行 C 預編譯器。

-O，對程序進行優化編譯、連接，採用這個選項，整個源代碼會在編譯、連接過程中進行優化處理，這樣產生的可執行文件的執行效率可以提高，但是，編譯、連接的速度就相應地要慢一些。

-O2，比-O更好的優化編譯、連接，當然整個編譯、連接過程會更慢。

-Idirname，將dirname所指出的目錄加入到程序頭文件目錄列表中，是在預編譯過程中使用的參數。C程序中的頭文件包含兩種情況∶

A)#include

B)#include 「myinc.h」

其中，A類使用尖括弧(< >)，B類使用雙引號(「 」)。對於A類，預處理程序cpp在系統預設包含文件目錄(如/usr/include)中搜尋相應的文件，而對於B類，cpp在當前目錄中搜尋頭文件，這個選項的作用是告訴cpp，如果在當前目錄中沒有找到需要的文件，就到指定的dirname目錄中去尋找。在程序設計中，如果我們需要的這種包含文件分別分佈在不同的目錄中，就需要逐個使用-I選項給出搜索路徑。

-l和-L

-l參數就是用來指定程序要鏈接的庫，-l參數緊接著就是庫名，那麼庫名跟真正的庫文件名有什麼關係呢？就拿數學庫來說，他的庫名是m，他的庫文件名是libm.so，很容易看出，把庫文件名的頭lib和尾.so去掉就是庫名了

好了現在我們知道怎麼得到庫名，當我們自已要用到一個第三方提供的庫名字libtest.so，那麼我們只要把libtest.so拷貝到 /usr/lib里，編譯時加上-ltest參數，我們就能用上libtest.so庫了（當然要用libtest.so庫里的函數，我們還需要與 libtest.so配套的頭文件）

放在/lib和/usr/lib和/usr/local/lib里的庫直接用-l參數就能鏈接了，但如果庫文件沒放在這三個目錄里，而是放在其他目 錄里，這時我們只用-l參數的話，鏈接還是會出錯，出錯信息大概是：「/usr/bin/ld: cannot find -lxxx」，也就是鏈接程序ld在那3個目錄里找不到libxxx.so，這時另外一個參數-L就派上用場了，比如常用的X11的庫，它在 /usr/X11R6/lib目錄下，我們編譯時就要用-L/usr/X11R6/lib -lX11參數，-L參數跟著的是庫文件所在的目錄名。再比如我們把libtest.so放在/aaa/bbb/ccc目錄下，那鏈接參數就是- L/aaa/bbb/ccc -ltest

另外，大部分libxxxx.so只是一個鏈接，以RH9為例，比如libm.so它鏈接到/lib/libm.so.x，/lib/libm.so.6又鏈接到/lib/libm-2.3.2.so，

如果沒有這樣的鏈接，還是會出錯，因為ld只會找libxxxx.so，所以如果你要用到xxxx庫，而只有libxxxx.so.x或者libxxxx-x.x.x.so，做一個鏈接就可以了
ln -s libxxxx-x.x.x.so libxxxx.so

手工來寫鏈接參數總是很麻煩的，還好很多庫開發包提供了生成鏈接參數的程序，名字一般叫xxxx-config，一般放在/usr/bin目錄下，比如gtk1.2的鏈接參數生成程序是gtk-config，執行gtk-config ?libs就能得到以下輸出」-L/usr/lib -L/usr/X11R6/lib -lgtk -lgdk -rdynamic

-lgmodule -lglib -ldl -lXi -lXext -lX11 -lm」，這就是編譯一個gtk1.2程序所需的gtk鏈接參數，xxx-config除了?libs參數外還有一個參數是?cflags用來生成頭文件包含目錄的，也就是-I參數，在下面我們將會講到。你可以試試執行gtk-config?libs ?cflags，看看輸出結果

現在的問題就是怎樣用這些輸出結果了，最笨的方法就是複製粘貼或者照抄，聰明的辦法是在編譯命令行里加入這個`xxxx-config ?libs ?cflags`，比如編譯一個gtk程序：gcc gtktest.c `gtk-config ?libs ?cflags`這樣就差不多了。注意`不是單引號，而是1鍵左邊那個鍵。

除了xxx-config以外，現在新的開發包一般都用pkg-config來生成鏈接參數，使用方法跟xxx-config類似，但 xxx-config是針對特定的開發包，但pkg-config包含很多開發包的鏈接參數的生成，用pkg-config ?list-all命令可以列出所支持的所有開發包，pkg-config的用法就是pkg -config pagName ?libs ?cflags，其中pagName是包名，是pkg-config?list-all里列出名單中的一個，比如gtk1.2的名字就是gtk+， pkg-config gtk+ ?libs ?cflags的作用跟gtk-config ?libs ?cflags是一樣的。比如：
gcc gtktest.c `pkg-config gtk+ ?libs ?cflags`


-include和-I

-include用來包含頭文件，但一般情況下包含頭文件都在源碼里用#include xxxxxx實現，-include參數很少用。-I參數是用來指定頭文件目錄，/usr/include目錄一般是不用指定的，gcc知道去那裡找，但 是如果頭文件不在/usr/include里我們就要用-I參數指定了，比如頭文件放在/myinclude目錄里，那編譯命令行就要加上- I/myinclude參數了，如果不加你會得到一個」xxxx.h: No such file or directory」的錯誤。-I參數可以用相對路徑，比如頭文件在當前目錄，可以用-I.來指定。上面我們提到的?cflags參數就是用來生成-I 參數的。

-DMACRO 以字元串「1」定義 MACRO 宏。

-DMACRO=DEFN 以字元串「DEFN」定義 MACRO 宏。

-UMACRO 取消對 MACRO 宏的定義。

-w 不生成任何警告信息。

-Wall 顯示所有警告信息，可將Wall看成Warn和all，gcc編譯選項有許多可以聯合的選項，如-lm(l選項和libm.so)

-static 禁止使用共享連接。

-shared 編譯共享庫時會用到，比如gcc -shared test.c -o libtest.so


4、gcc的錯誤類型及對策
gcc編譯器如果發現源程序中有錯誤，就無法繼續進行，也無法生成最終的可執行文件。為了便於修改，gcc給出錯誤資訊，我們必須對這些錯誤資訊逐個進行分析、處理，並修改相應的語言，才能保證源代碼的正確編譯連接。gcc給出的錯誤資訊一般可以分為四大類，下面我們分別討論其產生的原因和對策。

第一類∶C語法錯誤
錯誤資訊∶文件source.c中第n行有語法錯誤(syntex errror)。這種類型的錯誤，一般都是C語言的語法錯誤，應該仔細檢查源代碼文件中第n行及該行之前的程序，有時也需要對該文件所包含的頭文件進行檢查。有些情況下，一個很簡單的語法錯誤，gcc會給出一大堆錯誤，我們最主要的是要保持清醒的頭腦，不要被其嚇倒，必要的時候再參考一下C語言的基本教材。

第二類∶頭文件錯誤
錯誤資訊∶找不到頭文件head.h(Can not find include file head.h)。這類錯誤是源代碼文件中的包含頭文件有問題，可能的原因有頭文件名錯誤、指定的頭文件所在目錄名錯誤等，也可能是錯誤地使用了雙引號和尖括弧。

第三類∶檔案庫錯誤
錯誤資訊∶連接程序找不到所需的函數庫，例如∶

ld: -lm: No such file or directory

這類錯誤是與目標文件相連接的函數庫有錯誤，可能的原因是函數庫名錯誤、指定的函數庫所在目錄名稱錯誤等，檢查的方法是使用find命令在可能的目錄中尋找相應的函數庫名，確定檔案庫及目錄的名稱並修改程序中及編譯選項中的名稱。

第四類∶未定義符號
錯誤資訊∶有未定義的符號(Undefined symbol)。這類錯誤是在連接過程中出現的，可能有兩種原因∶一是使用者自己定義的函數或者全局變數所在源代碼文件，沒有被編譯、連接，或者乾脆還沒有定義，這需要使用者根據實際情況修改源程序，給出全局變數或者函數的定義體；二是未定義的符號是一個標準的庫函數，在源程序中使用了該庫函數，而連接過程中還沒有給定相應的函數庫的名稱，或者是該檔案庫的目錄名稱有問題，這時需要使用檔案庫維護命令ar檢查我們需要的庫函數到底位於哪一個函數庫中，確定之後，修改gcc連接選項中的-l和-L項。

排除編譯、連接過程中的錯誤，應該說這只是程序設計中最簡單、最基本的一個步驟，可以說只是開了個頭。這個過程中的錯誤，只是我們在使用C語言描述一個演算法中所產生的錯誤，是比較容易排除的。我們寫一個程序，到編譯、連接通過為止，應該說剛剛開始，程序在運行過程中所出現的問題，是演算法設計有問題，說得更玄點是對問題的認識和理解不夠，還需要更加深入地測試、調試和修改。一個程序，稍為複雜的程序，往往要經過多次的編譯、連接和測試、修改。下面我們學習的程序維護、調試工具和版本維護就是在程序調試、測試過程中使用的，用來解決調測階段所出現的問題。

5、幾個相關的環境變數
PKG_CONFIG_PATH：用來指定pkg-config用到的pc文件的路徑，默認是/usr/lib/pkgconf
ig，pc文件是文本文件，擴展名是.pc，裡面定義開發包的安裝路徑，Libs參數和Cflags參數等等。
CC：用來指定c編譯器
CXX：用來指定cxx編譯器
LIBS：跟上面的?libs作用差不多
CFLAGS:跟上面的?cflags作用差不多
CC，CXX，LIBS，CFLAGS手動編譯時一般用不上，在做configure時有時用到，一般情況
下不用管
環境變數設定方法：export ENV_NAME=xxxxxxxxxxxxxxxxx

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