gcc新手入門

gcc新手入門

编译简单的 C 程序

C 语言经典的入门例子是 Hello World，下面是一示例代码：

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CODE:

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

我们假定该代码存为文件‘hello.c’。要用 gcc 编译该文件，使用下面的命令：

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CODE:

$ gcc -Wall hello.c -o hello

该命令将文件‘hello.c’中的代码编译为机器码并存储在可执行文件 ‘hello’中。机器码的文件名是通过 -o 选项指定的。该选项通常作为命令行中的最后一个参数。如果被省略，输出文件默认为 ‘a.out’。

注意到如果当前目录中与可执行文件重名的文件已经存在，它将被复盖。

选项 -Wall 开启编译器几乎所有常用的警告──强烈建议你始终使用该选项。编译器有很多其他的警告选项，但 -Wall 是最常用的。默认情况下GCC 不会产生任何警告信息。当编写 C 或 C++ 程序时编译器警告非常有助于检测程序存在的问题。

本例中，编译器使用了 -Wall 选项而没产生任何警告，因为示例程序是完全合法的。

要运行该程序，输入可执行文件的路径如下：

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CODE:

$ ./hello
Hello, world!

这将可执行文件载入内存，并使 CPU 开始执行其包含的指令。 路径 ./ 指代当前目录，因此 ./hello 载入并执行当前目录下的可执行文件 ‘hello’。

捕捉错误

如上所述，当用 C 或 C++ 编程时，编译器警告是非常重要的助手。为了说明这一点，下面的例子包含一个微妙的错误：为一个整数值错误地指定了一浮点数控制符‘%f’。

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CODE:

#include <stdio.h>

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

一眼看去该错误并不明显，但是它可被编译器捕捉到，只要启用了警告选项 -Wall。

编译上面的程序‘bad.c’，将得到如下的消息：

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CODE:

$ gcc -Wall bad.c -o bad
bad.c: In function 'main':
bad.c:6: warning: double format, different type arg (arg 2)

这表明文件 ‘bad.c’第 6 行中的格式字符串用法不正确。GCC 的消息总是具有下面的格式 文件名:行号:消息。编译器对错误与警告区别对待，前者将阻止编译，后者表明可能存在的问题但并不阻止程序编译。

本例中，对整数值来说，正确的格式控制符应该是 %d。

如果不启用 -Wall，程序表面看起来编译正常，但是会产生不正确的结果：

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CODE:

$ gcc bad.c -o bad
$ ./bad
Two plus two is 2.585495

显而易见，开发程序时不检查警告是非常危险的。如果有函数使用不当，将可能导致程序崩溃或产生错误的结果。开启编译器警告选项 -Wall 可捕捉 C 编程时的多数常见错误。

编译多个源文件

一个源程序可以分成几个文件。这样便于编辑与理解，尤其是程序非常大的时候。这也使各部分独立编译成为可能。

下面的例子中我们将程序 Hello World 分割成 3 个文件：‘main.c’，‘hello_fn.c’和头文件‘hello.h’。这是主程序‘main.c’：

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CODE:

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

在先前的例子‘hello.c’中，我们调用的是库函数 printf，本例中我们用一个定义在文件‘hello_fn.c’中的函数 hello 取代它。

主程序中包含有头文件‘hello.h’，该头文件包含函数 hello 的声明。我们不需要在‘main.c’文件中包含系统头文件‘stdio.h’来声明函数 printf，因为‘main.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。

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CODE:

void hello (const char * name);

函数 hello 的定义在文件‘hello_fn.c’中：

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CODE:

#include <stdio.h>
#include "hello.h"

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

语句 #include <FILE.h> 与 #include "FILE.h"有所不同：后者者在搜索系统头文件目录之前将先在当前目录中搜索文件‘FILE.h’，前者只搜索系统头文件而不查看当前目录。

要用gcc编译以上源文件，使用下面的命令：

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CODE:

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

本例中，我们使用选项 -o 为可执行文件指定了一个不同的名字 newhello。注意到头文件‘hello.h’并未在命令行中指定。源文件中的的 #include "hello.h" 指示符使得编译器自动将其包含到合适的位置。

要运行本程序，输入可执行文件的路径名：

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CODE:

$ ./newhello
Hello, world!

源程序各部分被编译为单一的可执行文件，它与我们先前的例子产生的结果相同。

链接外部库

库是预编译的目标文件(object files)的集合，它们可被链接进程序。静态库以后缀为‘.a’的特殊的存档文件(archive file)存储。

标准系统库可在目录 /usr/lib 与 /lib 中找到。比如，在类 Unix 系统中 C 语言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 标准库本身存储为 /usr/lib/libc.a，它包含 ANSI/ISO C 标准指定的函数，比如‘printf’。对每一个 C 程序来说，libc.a 都默认被链接。

下面的是一个调用数学库 libm.a 中 sin 函数的的例子：

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CODE:

#include <math.h>
#include <stdio.h>

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

尝试单独从该文件生成一个可执行文件将导致一个链接阶段的错误：

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CODE:

$ gcc -Wall calc.c -o calc
/tmp/cckDHfI8.o: In function `main':
calc.c:(.text+0x1b): undefined reference to `sin'

函数 sin，未在本程序中定义也不在默认库‘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’，我们需要提供数学库‘libm.a’。一个容易想到但比较麻烦的做法是在命令行中显式地指定它：

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CODE:

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

函数库‘libm.a’包含所有数学函数的目标文件，比如sin,cos,exp,log及sqrt。链接器将搜索所有文件来找到包含 sin 的目标文件。

一旦包含 sin 的目标文件被找到，主程序就能被链接，一个完整的可执行文件就可生成了：

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CODE:

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

可执行文件包含主城许的机器码以及函数库‘libm.a’中 sin 对应的机器码。

为避免在命令行中指定长长的路径，编译器为链接函数库提供了快捷的选项‘-l’。例如，下面的命令

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CODE:

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

与我们上面指定库全路径‘/usr/lib/libm.a’的命令等价。

一般来说，选项 -lNAME使链接器尝试链接系统库目录中的函数库文件 libNAME.a。一个大型的程序通常要使用很多 -l 选项来指定要链接的数学库，图形库，网络库等。

注：本文最新版在 http://wiki.ubuntu.org.cn/Gcchowto （呵呵，没办法感觉还是 wiki 修改比较方便）