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一、快速认识gcc/g 二、预处理
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#x1f4d2;1…
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人之为学不日近则日退
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一、快速认识gcc/g 二、预处理
1.1头文件展开
1.2条件编译
二、编译
三、汇编
四、链接
4.1库的概念
4.2库的特点
4.3库的分类
4.4动态链接
4.5静态链接 ️前言 在前面的文章中我们学会了vim的用法可以写一些代码要想让我们的代码运行起来还需要我们学会编译工具gcc、g的使用。C语言既可以使用gcc也可以使用gC只能使用g它们的使用形式是相同的今天以gcc为主介绍它们的使用方法带大家快速上手。 一、快速认识gcc/g 当我们写完一段代码想要编译时可以在命令行输入gcc code.c会默认形成a.out的可执行程序。 在输入./a.out程序就可以执行起来了。 当我们不想形成默认的可执行想让它形成指定名称的可执行可以输入gcc code.c -o mycode 或 gcc -o mycode code.c。 编译主要分为预处理、编译、汇编、链接四个过程我们将详细讲解这四个过程带大家学会gcc的使用。 二、预处理 此阶段处理以 .c 或 .cpp 为扩展名的源文件并执行预处理指令。预处理器的主要任务是头文件展开、条件编译、展开宏定义、移除注释等。预处理指令都是以#开头的代码行。
指令gcc -E code.c -o code.i-E从现在开始进行程序的翻译过程当预处理做完的时候就停止-o指目标文件将当前编译结果写入到code.i文件中 .i 文件为经过预处理的C语言程序还是C语言 1.1头文件展开 头文件展开就是在预处理的时候将头文件拷贝到引用它的源文件中。通过上图我们可以看到原本14行的代码经过预编译变成了850行。多出的这么多代码就是把stdio.h文件中的内容插入到当前源文件中。/usr/include/目录是Linux下gcc/g头文件的默认搜索路径该路径下有许多和开发相关的头文件。 头文件的展开过程涉及到#include预处理指令。当预处理器遇到#include指令时它会打开指定的头文件并将其内容插入到当前源文件的位置。这个过程可以分为两种类型的包含 系统头文件的包含 使用尖括号包含系统头文件例如 #include stdio.h 预处理器会在系统头文件目录中查找并打开stdio.h文件并将其内容插入到当前源文件中。 用户头文件的包含 使用双引号 “ ” 包含用户定义的头文件例如 #include “test.h” 预处理器会在当前源文件所在目录以及指定的包含路径中查找并打开test.h文件并将其内容插入到当前源文件中。 1.2条件编译 条件编译就是处理条件编译指令如#if、#ifdef、#ifndef、#else、#elif、#endif等。根据条件判断是否编译特定代码块。例如
#ifdef identifier// 代码块 A
#else// 代码块 B
#endif
如果已经定义了标识符identifier则编译 // 代码块 A 部分否则编译 // 代码块 B 部分。 条件编译最重要的意义就是对头文件的保护防止头文件被重复包含。 #ifndef HEADER_FILE
#define HEADER_FILE// 头文件内容#endif 在展开头文件时预处理器会继续递归地处理被包含的头文件。这意味着如果一个头文件包含了另一个头文件那么这个被包含的头文件也会被展开以此类推直到所有的头文件都被插入到源文件中。我们使用上面这段条件编译的代码就可以避免这种情况如果没有定义HEADER_FILE就执行下面的代码如果定义了就不会执行了。 条件编译的主要用途包括 平台特定代码 通过条件编译可以根据不同的操作系统或硬件平台编写特定的代码。 调试和发布版本 可以使用条件编译来在调试版本和发布版本之间切换代码。 特定功能的开关 通过条件编译可以选择性地包含或排除某些功能以满足特定的编译需求。 配置选项 根据不同的配置选项选择性地包含或排除代码以适应不同的编译环境。
二、编译 在这个阶段预处理后的源代码通常是.i文件被翻译成汇编语言。gcc 首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等以确定代码的实际要做的工作在检查无误后gcc 把代码翻译成汇编语言。生成的汇编代码描述了程序的控制流、数据等信息。
指令gcc -S code.i -o code.s-S从现在开始进行程序的翻译过程当编译工作做完的时候就停止 三、汇编 在这个阶段汇编器将汇编代码通常是.s文件翻译成机器码或可重定位的机器码。它将汇编代码转换成二进制目标文件其中包含特定于处理器体系结构的指令。这个二进制文件也被叫做可重定位目标二进制文件简称目标文件。但是它不能被执行。 指令gcc -c code.s -o code.o-c从现在开始进行程序的翻译过程当汇编工作做完的时候就停止 目标文件为什么不能执行 目标文件通常没有定义程序的入口点即程序的起始地址。可执行文件需要一个明确定义的入口点从这个点开始执行程序。单独的目标文件可能包含了未解决的符号引用无法独立执行。可执行文件需要在操作系统上运行而操作系统提供了运行时支持包括内存管理、文件操作、进程调度等。没有这些支持程序很难在操作系统上正确运行。所以我们还要通过链接来解决这些问题让目标文件与其他目标文件或库文件进行链接形成最终的可执行文件。
四、链接 在这个阶段链接器将一个或多个目标文件通常是.o文件与所需的库文件结合创建可执行文件。链接的主要任务包括符号解析、地址解析、重定位等以确保所有部分正确地组合在一起。
指令gcc code.o -o mycode
4.1库的概念 库通常指的是包含可重用代码和资源的集合目的是为了帮助开发者完成特定任务。库可以包含函数、类、变量、子例程等提供了一组API应用程序接口或者工具使得开发者能够更轻松地完成常见的编程任务而无需从头开始编写所有的代码。 我们的C程序中并没有定义printf的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实现printf函数的呢? 答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc会到系统默认的搜索路径/usr/lib下进行查找,会默认找到C的标准库它会把我们写的源代码经过编译得到的目标文件与库文件进行链接也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数printf了,而这也就是链接的作用。 libc.so.6 就是C语言的标准库。
4.2库的特点 可重用性 库中的代码可以在不同的程序中被重复使用从而减少了代码的冗余提高了开发效率。 封装性 库提供了一个封装的接口隐藏了内部实现的细节使得开发者可以专注于使用功能而不必关心底层的实现。 模块化 库通常被组织成模块每个模块负责一个特定的功能。这种模块化的设计有助于提高代码的可维护性和可扩展性。 标准化 一些库成为了编程的标准被广泛接受和使用。这样的库通常提供了一些通用的解决方案被广泛认可并得到社区的支持。 4.3库的分类 库分为两类动态库和静态库。其中Linux环境下动态库的后缀是.so静态库的后缀是.a。在Windows环境下动态库的后缀是.dll静态库的后缀是.lib。所有的库文件都遵守相同的命名规则即libname.后缀.xxx。 静态库Static Library 在编译时被链接到程序中程序在运行前就包含了库的代码。这意味着库的代码被复制到了程序的可执行文件中。 动态库Dynamic Library 在运行时被加载到内存中程序在运行时可以调用库的函数。这样可以减小程序的大小因为多个程序可以共享同一个库的实例。 常见的库包括标准库如C标准库、C标准库、图形界面库如Qt、GTK、数学库如NumPy、网络库如libcurl、以及许多其他领域的专用库。
4.4动态链接 动态链接是一种在程序运行时将代码和数据库链接到程序中的技术。把库中要用到的库函数的地址写到在我们代码中调用这个函数的地方就是动态链接。
指令ldd 可执行程序可以查看一个可执行程序所依赖的动态库。 gcc的默认行为是动态链接 动态链接的优点 节省内存 多个程序可以共享同一份库的实例从而节省内存。易于更新 更新库时不需要重新编译所有依赖于该库的程序。只需替换库的新版本即可。灵活性 可以在程序运行时动态加载和卸载库使得程序更加灵活。 动态链接的缺点 依赖性对库的依赖性强 一旦库丢失所有使用这个库的程序都无法运行 4.5静态链接 静态链接是一种在程序编译时将所有代码和库链接到一个独立的可执行文件的过程。这意味着在程序运行之前所有的代码和库已经被合并成一个单独的可执行文件。把库中的代码拷贝到我们的可执行程序中就是静态链接。
在Linux中默认是没有静态库的需要我们自己安装。
sudo yum install -y glibc-static gcc code.c -o mycode-static -static其中 -static表示执行静态链接 静态链接的优点 独立性 生成的可执行文件是完全独立的不需要外部的依赖。这使得程序更容易分发和部署因为用户只需要一个文件就可以运行程序。性能 静态链接的程序在运行时无需进行额外的库加载因此在一些情况下可能会稍微快于动态链接的程序。 静态链接的缺点 占用空间 由于每个可执行文件包含了所需的所有代码和库因此静态链接的程序通常比动态链接的程序更大。更新困难 如果库被更新需要重新编译并重新分发整个可执行文件而不仅仅是替换库文件。 本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言博主一定认真认真修改以后写出更好的文章。你们的支持就是博主最大的动力。
