gcc的簡介

編譯器gcc所具備的優點

1、GNU CC（簡稱為gcc）是GNU專案中符合ANSI C標準的編譯系統，能夠編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程式。gcc不僅功能強大，而且可以編譯如C、C++、Object C、Java、和Ada等多種語言，而且gcc又是一個交叉平臺編譯器，它能夠在當前CPU平臺上為多種不同體系結構的硬體平臺開發軟體，因此尤其適合在嵌入式領域的開發編譯.

2、那麼什麼是交叉編譯呢？
交叉編譯就是：在一種計算機環境中執行的編譯程式，能編譯出在另外一種環境下執行的程式碼編譯過程。
簡單地說，就是在一個平臺上生成另一個平臺上的可執行程式碼。比如說：我們的宿主機pc機是x86體系結構的處理機，我們的目標機手機是arm體系結構的處理機，然後我們在pc機上編譯了一段可以在手機上執行的程式碼，這個過程就是交叉編譯。

這裡需要注意的是所謂平臺，實際上包含兩個概念：體系結構（Architecture）、作業系統（Operating System）。同一個體系結構可以執行不同的作業系統；同樣，同一個作業系統也可以在不同的體系結構上執行。舉例來說，我們常說的x86 Linux平臺實際上是Intel x86體系結構和Linux for x86作業系統的統稱；而x86 WinNT平臺實際上是Intel x86體系結構和Windows NT for x86作業系統的簡稱。

gcc-編譯選項

編譯器編譯的過程

一個.c檔案轉換成一個可執行檔案，實際上需要經過以下四步：
預處理—–>編譯—–>彙編—–>連結

一、預處理過程
1、預處理過程，主要負責標頭檔案展開、巨集替換、條件編譯等工作。gcc -E表示讓編譯器只進行至預處理步驟。經過預處理的.c檔案變成.i檔案。
eg：
gcc -E hello.c 讓編譯器只進行到預處理步驟，結果輸出到終端。
gcc -E hello.c > hello.i 對預處理步驟進行重定向，輸出到.i檔案中。

2、標頭檔案的寫法
/usr/include/ :標頭檔案存放在根目錄下的usr目錄下的include目錄中。

標頭檔案有兩種寫法，一種是<>包含的標頭檔案，一種是”“包含的標頭檔案。
例如：
#include <stdio.h>

二、編譯過程
編譯過程，負責將預處理生成的檔案，經過詞法分析，語法檢查生成目標檔案。gcc –c表示只進行至編譯階段。.o檔案為目標檔案。
eg：
gcc -c hello.c 只進行至編譯階段

三、彙編過程
彙編過程，是將目標檔案轉換為彙編檔案的過程。通過使用gcc –S命令進行至彙編階段。.s檔案為彙編檔案。
eg：
gcc -S hello.c 只進行至彙編階段，生成hello.s彙編檔案

四、連結過程
連結，負載根據目標檔案及所需的庫檔案產生最終的可執行檔案。
連結程式的主要工作就是將有關的目標檔案彼此相連線，也即將在一個檔案中引用的符號同該符號在另外一個檔案中的定義連線起來，使得所有的這些目標檔案成為一個能夠在作業系統裝入執行的統一整體。
連結主要解決了模組間的相互引用的問題，分為地址和空間分配，符號解析和重定位幾個步驟。實際上在編譯階段生成目標檔案時，會暫時擱置那些外部引用，而這些外部引用就是在連結時進行確定的。連結器在連結時，會根據符號名稱去相應模組中尋找對應符號。待符號確定之後，連結器會重寫之前那些未確定的符號的地址，這個過程就是重定位。

靜態庫與動態庫

一、庫檔案
庫檔案就是把一些函式與變數封裝在庫裡，我們能夠使用和呼叫這些函式與變數的功能，但是卻看不到其實現過程的檔案。
你可以簡單的把DLL看成一種倉庫，它提供給你一些可以直接拿來用的變數、函式，但是不能看到函式的實現過程，其檔案也不能單獨執行！這是庫檔案的一大特點。

Linux的庫檔案分為兩類：
1、靜態庫：是在執行程式之前就已經加入到執行程式碼中，成為執行程式的一部分來執行的，字尾名：.a；
2、動態庫：是在執行程式啟動時載入到執行程式碼中，字尾名：..so 。
那麼其兩者的區別在於：

• 靜態庫：執行程式之前載入到執行程式碼中，導致編譯速度慢，但是執行效率高；導致可執行檔案比較臃腫，體積比較大，佔用更多記憶體；靜態庫不易升級，升級需重新編譯；靜態庫程式碼易佈局，佈局也會影響執行效率。
• 動態庫：在執行程式啟動時載入到執行程式碼中，導致編譯速度快，但是執行效率低；可執行檔案體積比較小，佔用記憶體比較少；動態庫易升級，更新庫即可；動態庫程式碼不易佈局，影響執行效率，減慢。

總而言之，相較之下，靜態庫的執行效率較高。

/lib-系統庫
/usr/lib-程式庫

二、靜態庫的製作&使用
建立：
gcc -c 原始檔.c
ar rcs 靜態庫名 目標檔案1 目標檔案2

庫的命名必須加字首lib，字尾.a

eg：
gcc -c add.c
ar rcs libadd.a add.o
gcc main.c -ladd
gcc main.c -ladd -L. -o main
./main
sum=11

三、動態庫的製作
建立：
gcc -shared -fPIC -o 庫名.so 原始檔.c

eg:
gcc -shared -fPIC -o libadd1.so add.c
gcc main.c ./libadd1.so -o add
./add
sum=11

附原始檔：
add.c

int add(int a, int b)
{
    return a+b;
}

main.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int sum = add(6,5);

    printf("sum = %d\n",sum);

    return 0;
}

四、相關編譯選項
-shared：表示產生共享物件，產生的程式碼會在裝載時進行重定位。但是無法做到讓一份指令由多個程序共享。因為單純的裝載時重定位會對程式中所有指令和資料中的絕對地址進行修改。要做到讓多個程序共享，還需要加上-fPIC。

-fPIC：地址無關程式碼，是為了能讓多個程序共享一份指令。基本思想就是將指令中需要進行修改的那部分分離出來，跟資料放到一塊。這樣指令部分就可以保持不變，而需要變化的那部分則與資料一塊，每個程序都有自己的一份副本。
參考資料