gcc相关笔记

在使用GCC编译程序时，编译过程可以被细分为四个阶段：
预处理（Pre-Processing）
编译（Compiling）
汇编（Assembling）
链接（Linking）

假如有一个hello.c文件，使用以下命令即可：
gcc hello.c -o hello
./hello

分阶段编译：
预处理：gcc -E hello.c -o hello.i
编译：gcc -c hello.i -o hello.o
链接：gcc hello.o -o hello

使用参数：
-Wall可以使gcc产生尽可能多警告信息，建议在用GCC编译源代码时始终带上-Wall选项，它们不仅可以帮助程序员写出更加健壮的程序，而且还是跟踪和调试程序的有力工具。
gcc -Wall hello.c -o hello
-Werror，它要求GCC将所有的警告当成错误进行处理，这在使用自动编译工具（如Make等）时非常有用。
gcc -Wall -Werror hello.c -o hello
-On，n指0到2或3的整数，表示代码优化。数字越大优化约好。-O等价于-O1。
gcc -Wall -O -Werror hello.c -o hello

库依赖：
在Linux下开发软件时，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一个或多个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或者.a）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，但并不是所有的情况都是这样。正因如此，GCC在编译时必须有自己的办法来查找所需要的头文件和库文件。

GCC采用搜索目录的办法来查找所需要的文件，-I选项可以向GCC的头文件搜索路径中添加新的目录。例如，如果在/home/test/include/目录下有编译时所需要的头文件，为了让GCC能够顺利地找到它们，就可以使用-I选项：

# gcc foo.c -I /home/test/include -o foo

同样，如果使用了不在标准位置的库文件，那么可以通过-L选项向GCC的库文件搜索路径中添加新的目录。例如，如果在/home/test/lib/目录下有链接时所需要的库文件libfoo.so，为了让GCC能够顺利地找到它，可以使用下面的命令：

# gcc foo.c -L /home/test/lib -lfoo -o foo

值得好好解释一下的是-l选项，它指示GCC去连接库文件libfoo.so。Linux下的库文件在命名时有一个约定，那就是应该以lib三个字母开头，由于所有的库文件都遵循了同样的规范，因此在用-l选项指定链接的库文件名时可以省去lib三个字母，也就是说GCC在对-lfoo进行处理时，会自动去链接名为libfoo.so的文件。

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），两者的差别仅在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。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。例如，如果在/home/xiaowp/lib/目录下有链接时所需要的库文件libfoo.so和libfoo.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 foo.c -L /home/xiaowp/lib -static -lfoo -o foo

调试
一个功能强大的调试器不仅为程序员提供了跟踪程序执行的手段，而且还可以帮助程序员找到解决问题的方法。对于Linux程序员来讲，GDB（GNU Debugger）通过与GCC的配合使用，为基于Linux的软件开发提供了一个完善的调试环境。

默认情况下，GCC在编译时不会将调试符号插入到生成的二进制代码中，因为这样会增加可执行文件的大小。如果需要在编译时生成调试符号信息，可以使用GCC的-g或者-ggdb选项。GCC在产生调试符号时，同样采用了分级的思路，开发人员可以通过在-g选项后附加数字1、2或3来指定在代码中加入调试信息的多少。默认的级别是2（-g2），此时产生的调试信息包括扩展的符号表、行号、局部或外部变量信息。级别3（-g3）包含级别2中的所有调试信息，以及源代码中定义的宏。级别1（-g1）不包含局部变量和与行号有关的调试信息，因此只能够用于回溯跟踪和堆栈转储之用。回溯跟踪指的是监视程序在运行过程中的函数调用历史，堆栈转储则是一种以原始的十六进制格式保存程序执行环境的方法，两者都是经常用到的调试手段。

GCC产生的调试符号具有普遍的适应性，可以被许多调试器加以利用，但如果使用的是GDB，那么还可以通过-ggdb选项在生成的二进制代码中包含GDB专用的调试信息。这种做法的优点是可以方便GDB的调试工作，但缺点是可能导致其它调试器（如DBX）无法进行正常的调试。选项-ggdb能够接受的调试级别和-g是完全一样的，它们对输出的调试符号有着相同的影响。

需要注意的是，使用任何一个调试选项都会使最终生成的二进制文件的大小急剧增加，同时增加程序在执行时的开销，因此调试选项通常仅在软件的开发和调试阶段使用。调试选项对生成代码大小的影响从下面的对比过程中可以看出来：

# gcc optimize.c -o optimize
# ls optimize -l
-rwxrwxr-x 1 test test 11649 Nov 20 08:53 optimize (未加调试选项)
# gcc -g optimize.c -o optimize
# ls optimize -l
-rwxrwxr-x 1 test test 15889 Nov 20 08:54 optimize (加入调试选项)

虽然调试选项会增加文件的大小，但事实上Linux中的许多软件在测试版本甚至最终发行版本中仍然使用了调试选项来进行编译，这样做的目的是鼓励用户在发现问题时自己动手解决，是Linux的一个显著特色。
虽然GCC允许在优化的同时加入调试符号信息，但优化后的代码对于调试本身而言将是一个很大的挑战。代码在经过优化之后，在源程序中声明和使用的变量很可能不再使用，控制流也可能会突然跳转到意外的地方，循环语句有可能因为循环展开而变得到处都有，所有这些对调试来讲都将是一场噩梦。建议在调试的时候最好不使用任何优化选项，只有当程序在最终发行的时候才考虑对其进行优化。

加速

在将源代码变成可执行文件的过程中，需要经过许多中间步骤，包含预处理、编译、汇编和连接。这些过程实际上是由不同的程序负责完成的。大多数情况下GCC可以为Linux程序员完成所有的后台工作，自动调用相应程序进行处理。

这样做有一个很明显的缺点，就是GCC在处理每一个源文件时，最终都需要生成好几个临时文件才能完成相应的工作，从而无形中导致处理速度变慢。例如，GCC在处理一个源文件时，可能需要一个临时文件来保存预处理的输出、一个临时文件来保存编译器的输出、一个临时文件来保存汇编器的输出，而读写这些临时文件显然需要耗费一定的时间。当软件项目变得非常庞大的时候，花费在这上面的代价可能会变得很沉重。

解决的办法是，使用Linux提供的一种更加高效的通信方式--管道。它可以用来同时连接两个程序，其中一个程序的输出将被直接作为另一个程序的输入，这样就可以避免使用临时文件，但编译时却需要消耗更多的内存。

在编译过程中使用管道是由GCC的-pipe选项决定的。下面的这条命令就是借助GCC的管道功能来提高编译速度的：

# gcc -pipe foo.c -o foo

在编译小型工程时使用管道，编译时间上的差异可能还不是很明显，但在源代码非常多的大型工程中，差异将变得非常明显。

文件扩展名

在使用GCC的过程中，用户对一些常用的扩展名一定要熟悉，并知道其含义。为了方便大家学习使用GCC，在此将这些扩展名罗列如下：

.c C原始程序；
.C C++原始程序；
.cc C++原始程序；
.cxx C++原始程序；
.m Objective-C原始程序；
.i 已经过预处理的C原始程序；
.ii 已经过预处理之C++原始程序；
.s 组合语言原始程序；
.S 组合语言原始程序；
.h 预处理文件(标头文件)；
.o 目标文件；
.a 存档文件。

GCC常用选项

GCC作为Linux下C/C++重要的编译环境，功能强大，编译选项繁多。为了方便大家日后编译方便，在此将常用的选项及说明罗列出来如下：

-c 通知GCC取消链接步骤，即编译源码并在最后生成目标文件；
-Dmacro 定义指定的宏，使它能够通过源码中的#ifdef进行检验；
-E 不经过编译预处理程序的输出而输送至标准输出；
-g3 获得有关调试程序的详细信息，它不能与-o选项联合使用；
-Idirectory 在包含文件搜索路径的起点处添加指定目录；
-llibrary 提示链接程序在创建最终可执行文件时包含指定的库；
-O、-O2、-O3 将优化状态打开，该选项不能与-g选项联合使用；
-S 要求编译程序生成来自源代码的汇编程序输出；
-v 启动所有警报；
-Wall 在发生警报时取消编译操作，即将警报看作是错误；
-Werror 在发生警报时取消编译操作，即把报警当作是错误；
-w 禁止所有的报警。