全面复习linux C语言系列--第二讲--GCC编译器

 

 

 

1.编译过程简述：

 

  1.1 预编译

 

     1.1.1 宏定义指令

 

        #define #undef

 

     1.1.2 条件编译指令

例子： debug  , debug.c 内容如下

 

#include <stdio.h>
main()
{
        #ifdef DEBUG
        fprintf(stderr,"debug infomation \n");
        #endif
}

 

 

在测试环境上 我们使用下面的命令编译：

 

cc debug.c -DDEBUG -o debug

 

他的执行结果：

 

[root@xhu-vm 5]# ./debug
debug infomation
[root@xhu-vm 5]#

 

我们看到了debug 信息

 

上了生产环境，这样编译：

 

[root@xhu-vm 5]# cc debug.c -o debug

 

执行结果：

[root@xhu-vm 5]# ./debug
[root@xhu-vm 5]#

没有输出debug信息

 

  1.2 编译

 

  1.3 优化和汇编

 

 

2.链接过程

 

  2.1 在debug的例子上在加上一句 打印的测试代码，使用 编译-链接-执行 来完成这个例子

 

#include <stdio.h>
main()
{
        #ifdef DEBUG
        fprintf(stderr,"debug infomation \n");
        #endif
        fprintf(stderr,"just a test!\n");
}

 

 

 

a. 使用 [root@xhu-vm 5]# gcc -c debug.c   生成.o 目标文件 debug.o

 

b. 使用 [root@xhu-vm 5]# gcc debug.o -o debug 将目标文件链接成可执行文件

 

c. 查看结果

[root@xhu-vm 5]# ./debug
just a test!
[root@xhu-vm 5]#

 

d.使用dumpobj 反编译.o 目标文件

 

 

[root@xhu-vm 5]# objdump -d debug.o

debug.o:     file format elf32-i386

Disassembly of section .text:

00000000 <main>:
   0:   55                      push   %ebp
   1:   89 e5                   mov    %esp,%ebp
   3:   83 ec 08                sub    $0x8,%esp
   6:   83 e4 f0                and    $0xfffffff0,%esp
   9:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
   e:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
  11:   83 c0 0f                add    $0xf,%eax
  14:   c1 e8 04                shr    $0x4,%eax
  17:   c1 e0 04                shl    $0x4,%eax
  1a:   29 c4                   sub    %eax,%esp
  1c:   83 ec 08                sub    $0x8,%esp
  1f:   68 00 00 00 00          push   $0x0
  24:   ff 35 00 00 00 00       pushl  0x0
  2a:   e8 fc ff ff ff          call   2b <main+0x2b>
  2f:   83 c4 10                add    $0x10,%esp
  32:   c9                      leave  
  33:   c3                      ret    
[root@xhu-vm 5]# 

 

2.2   动态链接和静态链接

 

静态链接:[root@xhu-vm 5]# gcc debug.o -o debug

动态链接：[root@xhu-vm 5]# gcc -s debug.c -o debug.s

运行：

[root@xhu-vm 5]# ./debug.s
just a test!
[root@xhu-vm 5]#

 

我们可以看到 静态链接 产生的文件体积要小

 

[root@xhu-vm 5]# ll
total 20
-rwxr-xr-x  1 root root 4818 Jun  7 06:41 debug
-rw-r--r--  1 root root  127 Jun  7 06:37 debug.c
-rw-r--r--  1 root root  920 Jun  7 06:37 debug.o
-rwxr-xr-x  1 root root 3000 Jun  7 07:04 debug.s
[root@xhu-vm 5]#

 

2.3  用GCC 生成可执行文件

 

例子目的： 按照c 项目的目录结构，建立inc,src,lib等目录，建立.h, .c,.lib文件 ，完成调用自己lib中的加法功能,其他程序可以静态链接这个.a 库文件 ，并使用其中的方法

 

a. 目录结构

 

 

[root@xhu-vm pro1]# pwd
/root/c_project/source code/5/pro1
[root@xhu-vm pro1]# ll
total 12
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jun  7 08:13 inc
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jun  7 08:13 lib
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jun  7 08:18 src

b. 在src 目录下写 tool.c ，并使用 gcc 将其编译成.o的目标文件

 

 

[root@xhu-vm src]# more tool.c 
#include <stdio.h>
int add(int x ,int y)
{
        return x+y;
}
[root@xhu-vm src]# 

 

[root@xhu-vm src]# cc -c tool.c 
[root@xhu-vm src]# ll
total 8
-rw-r--r--  1 root root  58 Jun  7 08:18 tool.c
-rw-r--r--  1 root root 684 Jun  7 08:21 tool.o
[root@xhu-vm src]# 

 

c. 将 tool.o形成 库文件，方便其他程序调用add方法，其中 lib tools.a  的命名必须规范，以lib开头，以.a结尾

[root@xhu-vm src]# ar rv libtools.a tool.o
ar: creating libtools.a
a - tool.o
[root@xhu-vm src]# 

 

d. 编写tool1.c 实现减法操作

 

[root@xhu-vm src]# vi tool1.c


#include <stdio.h>
int sub(int x,int y)
{
        return x-y;
}

 编译成.o 文件

 

[root@xhu-vm src]# ll
total 20
-rw-r--r--  1 root root 824 Jun  7 08:28 libtools.a
-rw-r--r--  1 root root  57 Jun  7 08:31 tool1.c
-rw-r--r--  1 root root 689 Jun  7 08:31 tool1.o
-rw-r--r--  1 root root  58 Jun  7 08:18 tool.c
-rw-r--r--  1 root root 684 Jun  7 08:21 tool.o
[root@xhu-vm src]# 

 

 

将tool1.o放到libtools.a库文件中

 

[root@xhu-vm src]# ar rv libtools.a tool1.o
a - tool1.o

 

查看 libtools.a包含哪些目标文件，可见加法和减法的目标文件都 已经放到库文件中去了

 

[root@xhu-vm src]# ar tv libtools.a
rw-r--r-- 0/0    684 Jun  7 08:21 2011 tool.o
rw-r--r-- 0/0    689 Jun  7 08:31 2011 tool1.o
[root@xhu-vm src]# 

 

将库文件 移动到lib下

 

[root@xhu-vm src]# mv libtools.a ../lib/

 

 

e.在inc下 编写 .h 头文件

 

[root@xhu-vm inc]# vi my.h

#define VALUE 100

 f. 编写a.c

 

[root@xhu-vm src]# vi a.c

#include <stdio.h>
#include "my.h"
main()
{
        fprintf(stderr,"VALUE + 10=%d\n",add(VALUE,10));
}

 

g. 编译 a.c 生成a.o , -I 指定头文件路径

 

[root@xhu-vm src]# gcc -c -I../inc a.c 
[root@xhu-vm src]# ll
total 24
-rw-r--r--  1 root root  96 Jun  7 08:44 a.c
-rw-r--r--  1 root root 964 Jun  7 08:46 a.o
-rw-r--r--  1 root root  57 Jun  7 08:31 tool1.c
-rw-r--r--  1 root root 689 Jun  7 08:31 tool1.o
-rw-r--r--  1 root root  58 Jun  7 08:18 tool.c
-rw-r--r--  1 root

 

 

h. 链接并执行，查看结果 ，-L 指定库文件路径 -l 指定库文件名称

 

[root@xhu-vm src]# gcc a.o -L../lib -ltools -o a
[root@xhu-vm src]# ./a 
VALUE + 10=110
[root@xhu-vm src]# 

 

 

2.4 用GCC 生成 动态链接库

 

 例子目的： 使用gcc生成一个.so的动态链接库

 

a. 建立 pro2目录，在下面建立一个 包含加法 运算的 a.c文件

 

[root@xhu-vm pro2]# vi a.c

{
main()
#include <stdio.h>
int add(int x,int y)
{
        return x+y;
}

 

b. 使用 -fPIC 编译源文件，生成可以重定位的目标代码，对于需要被动态链接的函数库，这点尤其重要。

 

[root@xhu-vm pro2]# gcc -fPIC -c a.c 
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 8
-rw-r--r--  1 root root  57 Jun  8 13:14 a.c
-rw-r--r--  1 root root 681 Jun  8 13:15 a.o
[root@xhu-vm pro2]# 

 c.  使用gcc -shared -o libabc.so xxx.o 生成动态链接库 ，其中 lib abc.so 的命名必须规范，以lib开头，以.so结尾

 

[root@xhu-vm pro2]# gcc -shared -o libabc.so a.o
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 16
-rw-r--r--  1 root root   57 Jun  8 13:14 a.c
-rw-r--r--  1 root root  681 Jun  8 13:15 a.o
-rwxr-xr-x  1 root root 4152 Jun  8 13:22 libabc.so

 d. 使用动态链接库

     2种方式：

 

1. 一是通过设置环境变量LD——LIBRARY_PATH的方式 （这种方式比较常用 ）

2. 二是通过dlopen系列系统调用动态打开的方式

 

使用方式1， 先写b.c ,包含main

 

[root@xhu-vm pro2]# vi b.c

#include <stdio.h>
main()
{
        fprintf(stderr,"%d\n",add(1,1));
}

 

e. 编译b.c 文件

 

[root@xhu-vm pro2]# gcc -c -O b.c 
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 24
-rw-r--r--  1 root root   57 Jun  8 13:14 a.c
-rw-r--r--  1 root root  681 Jun  8 13:15 a.o
-rw-r--r--  1 root root   64 Jun  8 13:33 b.c
-rw-r--r--  1 root root  936 Jun  8 13:34 b.o
-rwxr-xr-x  1 root root 4152 Jun  8 13:22 libabc.so

 

f. 生成可执行文件

[root@xhu-vm pro2]# gcc b.o -L./ -labc -s -o b
[root@xhu-vm pro2]# ll
total 28
-rw-r--r--  1 root root   57 Jun  8 13:14 a.c
-rw-r--r--  1 root root  681 Jun  8 13:15 a.o
-rwxr-xr-x  1 root root 3272 Jun  8 13:35 b
-rw-r--r--  1 root root   64 Jun  8 13:33 b.c
-rw-r--r--  1 root root  936 Jun  8 13:34 b.o
-rwxr-xr-x  1 root root 4152 Jun  8 13:22 libabc.so
[root@xhu-vm pro2]# 

 

-L 指定库文件所在的目录

-l  指定库文件的名字   ，系统会搜索 libabc.a 静态库文件 和  libabc.so 的动态库文件

-s 只搜索扩展名为.so的库文件

-o 指定输出文件名字

 

g. 运行可执行文件，报错了 找不到 共享的库文件，原因是我们没有设置环境变量

 

[root@xhu-vm pro2]# ./b 
./b: error while loading shared libraries: libabc.so: cannot open shared object file: No such file or directory
[root@xhu-vm pro2]# 

设置了  LD_LIBRARY_PATH 这个环境变量 指定动态库的位置 后 我们得到了 1+1=2 的结果

 

[root@xhu-vm pro2]# export LD_LIBRARY_PATH=./
[root@xhu-vm pro2]# ./b 
2
[root@xhu-vm pro2]# 

 

 

使用方式2 ： 使用了系统的dlopen系列函数 （程序启动的时候并不加载，等需要使用的时候再加载）

 

[root@xhu-vm pro2]# vi c.c

int *pdata = NULL;



#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

int (*fcn)(int,int) = NULL;

int load(const char *libname)

{

    void *handle;

    handle = dlopen(libname, RTLD_NOW);

    if (handle == NULL)

    {

        fprintf(stderr,"Failed to load %s: %s\n",libname, dlerror());

        return 1;

    }



    fcn = dlsym(handle,"add");


    if (fcn == NULL)

    {

        fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());

        dlclose(handle);

        return 1;

    }



    /* 加载完不能dlclose,必须等到不再使用从handle中加载出的任何东西时才能dlclose*/

    return 0;

}



int main()

{

    if (load("./libabc.so"))

    {

        return 1;

    }

    int result = fcn(2,2);

    printf("%d\n",result);

    return 0;

}

 

[root@xhu-vm pro2]# gcc -o c -ldl c.c
[root@xhu-vm pro2]# ./c 
4
[root@xhu-vm pro2]# 

 

 

 

Note:  使用dlsym 函数不仅可以得到 动态库中 函数的指针，也可以得到 动态库中的全局变量的指针，从而得到全局变量的值，我们产品的agent framework 就是这样的，在so加载的时候用 dlsym 方式得到 一个全局变量aa, 这个aa 代表了 所有能操的op_list 集合,然后用 得到函数指针，最后调用方法， 下面有个例子

 

a.在 so 中定义2个全局变量，一个是float,一个是char[],在 caller中得到他们的地址

 

 

a.c

#include <stdio.h>  

float test=123.4;
char test2[]="xhu";

int add(int x,int y)  
{  
        return x+y;  
}

编译 ： gcc -fPIC -c a.c  ->> 得到a.o

打包so  gcc -shared -o libabc.so a.o

 

测试程序 c.c

 

#include <stdio.h>  
#include <dlfcn.h>  
  
char* fcn=NULL;  
float* ff=NULL;   
int load(const char *libname)  
  
{  
  
    void *handle;  
  
    handle = dlopen(libname, RTLD_LAZY);  
  
    if (handle == NULL)  
  
    {  
  
        fprintf(stderr,"Failed to load %s: %s\n",libname, dlerror());  
  
        return 1;  
  
    }  
  
  
  
    fcn =(char*)dlsym(handle,"test2");  
    ff = (float*)dlsym(handle,"test");
  
    if (fcn == NULL)  
  
    {  
  
        fprintf(stderr,"%s\n",dlerror());  
  
        dlclose(handle);  
  
        return 1;  
  
    }  
  
  
  
    /* 加载完不能dlclose,必须等到不再使用从handle中加载出的任何东西时才能dlclose*/  
  
    return 0;  
  
}  
  
  
  
int main()  
  
{  
  
    if (load("../lib/libabc.so"))  
  
    {  
  
        return 1;  
  
    }   
    char* result = fcn;  
    printf("%s\n",result); 
 
    float* result2 = ff;
    printf("%f\n",*result2);
    return 0;  
  
} 

 

编译： gcc -o c -ldl c.c  >> 得到c

 

执行：

 

[root@egovmo03 src]# ./c
xhu
123.400002

 

打完收工