GCC 使用

@think3r 2017-09-03 20:40:39
参考链接：

GCC 基本使用

GCC命令

GCC中-O1 -O2 -O3 优化的原理是什么？

gcc编译选项–转

Using the GNU Compiler Collection (GCC)

0x00 测试代码:

//test.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

0x01 GCC 基本编译指令

gcc (选项) (参数)
- 参数: C 源文件
- 选项如下 :

-o ：      指定生成的输出文件；
-E ：      仅执行编译预处理；
-S ：      将C代码转换为汇编代码；
-c ：      仅执行编译操作，不进行链接操作。
---------------------优化选项-----------------------------------------------
-O0 :      不做任何优化，这是默认的编译选项.
-O1/-O :  在不影响编译速度的前提下，尽量采用一些优化算法降低代码大小和可执行代码的运行速度。
-O2 :      牺牲部分编译速度，除了执行-O1所执行的所有优化之外，采用几乎所有的目标配置支持的优化算法,
            提高生成代码的执行效率、运行速度。
-03 :      除执行 -O2 所有的优化选项之外，一般都是采取很多向量化算法，提高代码的并行执行程度，
            利用现代 CPU 中的流水线，Cache 等。提高执行代码的大小，降低目标代码的执行时间。
-Os :      在 -O2 的基础之上，尽量的降低目标代码的大小，这对于存储容量很小的设备来说非常重要。
-Og :      精心挑选部分与-g选项不冲突的优化选项，当然就能提供合理的优化水平，
            同时产生较好的可调试信息和对语言标准的遵循程度。
---------------------警告选项-----------------------------------------------
-w :       关闭编译时的警告，也就是编译后不显示任何 warning.
            因为有时在编译之后编译器会显示一些例如数据转换之类的警告，这些警告是我们平时可以忽略的。
-Wall :    显示编译后所有警告。
-W :       选项类似 -Wall，会显示警告，但是只显示编译器认为会出现错误的警告。

    (在编译一些项目的时候可以 -W 和 -Wall 选项一起使用。)
-std= gnu89 c89 c99 c11 指定 gcc 的版本;
-Wl, :    将参数传递给连机器;

---------------------支持的选项-----------------------------------------------
--help    查看帮助文档
--help=?  可为 common|optimizers|params|target|warnings|[^]{joined|separate|undocumented} 等等, 查看具体的支持选项

-O0, -O1, -O2, -O3, -Ofast, -Os, -Oz, -Og, -O, -O4
    Specify which optimization level to use:
        -O0 Means "no optimization": this level compiles the fastest and generates the most debuggable code.

        -O1 Somewhere between -O0 and -O2.

        -O2 Moderate level of optimization which enables most optimizations.

        -O3 Like -O2, except that it enables optimizations that take longer to perform or that may generate larger code (in an attempt to make the program run faster).

        -Ofast Enables all the optimizations from -O3 along with other aggressive optimizations that may violate strict compliance with language standards.

        -Os Like -O2 with extra optimizations to reduce code size.

        -Oz Like -Os (and thus -O2), but reduces code size further.

        -Og Like -O1. In future versions, this option might disable different optimizations in order to improve debuggability.

        -O Equivalent to -O1.

        -O4 and higher
        Currently equivalent to -O3

-O0 : None
-O1 : Fast
-O2 : Faster
-O3 : Fastest
-Os : Fastest, Smallest
-OFast : Fastest, Aggressive Optimization
-Oz : Smallest, Aggressive Size Optimization

gcc test.c
- 将test.c预处理、汇编、编译并链接形成可执行文件。这里未指定输出文件，默认输出为a.out。
一步到位的编译指令: gcc test.c -o test
- 包含了如下四个编译过程：
  1. 预处理 (Preprocess)：
    - gcc -E test.c -o test.i 或 gcc -E test.c
  2. 编译为汇编代码 (Compilation)：
    - gcc -S test.i -o test.s
  3. 汇编 (Assembly):
    - gcc -c test.s -o test.o
  4. 连接 (Linking):
    - gcc test.o -o test
多源文件编译方法
1. gcc testfun.c test.c -o test
  - 将 testfun.c 和 test.c 分别编译后链接成 test 可执行文件。
2. 分别编译各个源文件，之后对编译后输出的目标文件链接。
```
 gcc -c testfun.c # 将 testfun.c 编译成 testfun.o
 gcc -c test.c    # 将 test.c 编译成 test.o
 gcc -o testfun.o test.o -o test # 将 testfun.o 和 test.o 链接成 test
```
3. 第一种方法编译时需要所有文件重新编译，而第二种方法可以只重新编译修改的文件，未修改的文件不用重新编译。

0x02 库文件链接编译

开发软件时，完全不使用第三方函数库的情况是比较少见的，通常来讲都需要借助许多函数库的支持才能够完成相应的功能。从程序员的角度看，函数库实际上就是一些头文件（.h）和库文件（so、.a、lib、dll）的集合。
虽然 Linux 下的大多数函数都默认将头文件放到 /usr/include/ 目录下，而库文件则放到 /usr/lib/ 目录下；Windows 所使用的库文件主要放在 Visual Stido 的目录下的 include 和 lib，以及系统文件夹下。但也有的时候，我们要用的库不再这些目录下，所以 GCC 在编译时必须用自己的办法来查找所需要的头文件和库文件。
Linux下的库文件分为两大类分别是动态链接库（通常以.so结尾）和 静态链接库（通常以.a结尾），二者的区别仅在于程序执行时所需的代码是在运行时动态加载的，还是在编译时静态加载的。
例如我们的程序 test.c 是在 Linux 上使用 c 链接 mysql，这个时候我们需要去 mysql 官网下载 MySQL Connectors 的 C 库，下载下来解压之后，有一个 include 文件夹，里面包含 mysql connectors 的头文件，还有一个 lib 文件夹，里面包含二进制 so 文件 libmysqlclient.so
- 其中 inclulde 文件夹的路径是/usr/dev/mysql/include, lib 文件夹是/usr/dev/mysql/lib
编译连接:
- 首先我们要进行编译 test.c 为目标文件:
  - gcc –c –I /usr/dev/mysql/include test.c –o test.o
- 把所有目标文件链接成可执行文件:
  - gcc –L /usr/dev/mysql/lib –lmysqlclient test.o –o test
- 强制链接时使用静态链接库:
  - 默认情况下，GCC 在链接时优先使用动态链接库, 只有当动态链接库不存在时才考虑使用静态链接库，如果需要的话可以在编译时加上 -static 选项，强制使用静态链接库。
  - 在 /usr/dev/mysql/lib 目录下有链接时所需要的库文件 libmysqlclient.so 和 libmysqlclient.a ，为了让GCC在链接时只用到静态链接库，可以使用下面的命令:
    - gcc –L /usr/dev/mysql/lib –static –lmysqlclient test.o –o test
库文件查找顺序 :
- 静态库链接时搜索路径顺序：
  1. 先会去找 GCC 命令中的参数 -L 指定的目录
  2. 再找 gcc 的环境变量 LIBRARY_PATH
    - LIBRARY_PATH 环境变量：指定程序静态链接库文件搜索路径
  3. 再找内定目录 /lib /usr/lib /usr/local/lib (这是当初 compile gcc 时写在程序内的)
- 动态链接 & 执行程序时的搜索路径顺序:
  1. 编译目标代码时指定的动态库搜索路径
  2. 环境变量 LD_LIBRARY_PATH 指定的动态库搜索路径
    - LD_LIBRARY_PATH 环境变量：指定程序动态链接库文件搜索路径
  3. 配置文件 /etc/ld.so.conf 中指定的动态库搜索路径
  4. 默认的动态库搜索路径 /lib
  5. 默认的动态库搜索路径 /usr/lib

0x03 GCC 进阶

说明:
- 如下内容均来自阅读 <<深入理解计算机系统>> 中的查缺补漏;
GCC编译选项 -m64 -m32 -mx32
- 编译 32/64 位程序
int, int32_t, int64_t, intprt_t
- 为了避免由于依赖 “典型” 大小和不同的编译器设置带来的奇怪行为, ISO C99 引入了一类数据类型, 其数据大小是固定的, 不随编译器和机器设置而变化. 其中就有 int32_t, int64_t .
- 尽量使用固定长度数据类型, 可以很方便的进行代码的移植;
- printf 时, 请使用格式化字符串 "%"PRId64, 避免不同架构下的 warning;
ssize_t 和 size_t 详解
- printf 64 位数值时, 请使用格式化字符串 "%zu", 避免不同架构下的 warning;
指针的大小一般与该计算机的字长相等
- 每台计算机都一个字长, 指明指针数据的标称大小.
- 指针的大小到底是由谁决定？是多少？
  - 指针大小是由当前 CPU 运行模式的寻址位数决定
gcc 分析头文件依赖:
- gcc -I ../common/ -I ../common_dsp -M -H dsp.h 2>&1 | grep -v "usr"
  参考链接如下:
编译选项传递 :
- -Wl,<options> 告诉编译器将后面的参数传递给链接器
  
  Pass comma-separated on to the linker. if the linker is being invoked indirectly, via a compiler driver (e.g. gcc) then all the linker command line options should be prefixed by -Wl, (or whatever is appropriate for the particular compiler driver) like this: `gcc -Wl,--start-group foo.o bar.o -Wl,--end-group`, This is important, because otherwise the compiler driver program may silently drop the linker options, resulting in a bad link. 翻译 : 如果链接器是通过编译器驱动程序(例如 gcc)间接调用的，那么所有链接器命令行选项都应该像这样以 `-Wl` 作为前缀(或者任何适合特定编译器驱动程序的前缀) `gcc -Wl,--start-group foo.o bar.o -Wl,--end-group` ; 这一点很重要，因为否则编译器驱动程序可能会悄无声息地删除链接器选项，从而导致错误链接。
  - 静态库动态库混合使用 : -Wl,-Bstatic -ltestlib -Wl,-Bdynamic -lhaha :
    - testlib 使用静态库后续其他库 haha 使用动态库;
    - 最后的 -Wl,-Bdynamic 表示将缺省库链接模式恢复成动态链接
- -Wa,<options> 传递给汇编器
  
  Pass comma-separated on to the assembler.
- -Wp,<options> 传递给预处理器
  
  Pass comma-separated on to the preprocessor.
动态库的链接和链接选项-L，-rpath-link，-rpath
编译 so 时启用 BuildID :
- -Wl,--build-id;
- 可通过 file 或者 readelf -x .note.gnu.build-id libxxx.so 看出来;

*nix 的学习笔记

*inux 学习笔记

GCC 使用

0x00 测试代码:

0x01 GCC 基本编译指令

0x02 库文件链接编译

0x03 GCC 进阶

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