gcc

• gcc
  • 概要
  • 基本指令及功能(以gcc为例)
    • gcc -gdb
    • gcc -cmake

概要

• GCC:GNU Compiler Collection(GUN 编译器集合)，是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，它可以编译C、C++、JAV、Fortran、Pascal、Object-C、Ada等语言。并且GCC是一个交叉平台编译器，能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。
  • gcc是GCC中的GUN C Compiler(C 编译器)。
  • g++是GCC中的GUN C++ Compiler(C++编译器)。
• GCC编译流程：
  • 预处理（Pre-Processing）
  • 编译（Compiling）
  • 汇编（Assembling）
  • 链接（Linking）
    
• GCC特点：
  • GCC是一个可移植的编译器，支持多种硬件平台。例如ARM、X86等等。
  • GCC不仅是个本地编译器，它还能跨平台交叉编译。所谓的本地编译器，是指编译出来的程序只能够在本地环境进行运行。而GCC编译出来的程序能够在其他平台进行运行。例如嵌入式程序可在x86上编译，然后在arm上运行。
  • GCC有多种语言前端，用于解析不同的语言。
  • GCC是按模块化设计的，可以加入新语言和新CPU架构的支持。
  • GCC是自由软件。任何人都可以使用或更改这个软件。

基本指令及功能(以gcc为例)

• gcc编译文件

• gcc编译选项

• 编译案例

指令一般格式:gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

# 对hello.c文件进行预处理，生成了hello.i 文件
gcc -E hello.c -o hello.i   
# 对预处理文件进行编译，生成了汇编文件
gcc -S hello.i -o hello.s    
# 对汇编文件进行编译，生成了目标文件
gcc -c hello.s -o hello.o  
# 对目标文件进行链接，生成可执行文件
gcc hello.o -o hello 
# 直接编译链接成可执行目标文件
gcc hello.c -o hello 
# 编译生成可重定位目标文件
gcc -c hello.c or gcc -c hello.c -o hello.o 
# gcc输出警告选项
gcc -Wall hello.c -o hello

• 独立编译和一次编译

# 一次编译
gcc hello.c main.c -o main
# 独立编译
gcc -Wall -c main.c -o main.o
gcc -Wall -c hello.c -o hello.o
gcc -Wall main.o hello.o -o main
独立编译运用到复杂项目时，当其中某个模块代码发生改变，只需编译该模块代码，
不必重新编译所有程序文件，这样可以节省编译时间。

• 库
  • 可重用函数关联功能函数
  • 模块化开发
  • 可维护性
• 静态库(.a):程序在编译链接的时候把库的代码链接到可执行文件中。程序运行的时候将不再需要静态库。静态库比较占用磁盘空间，而且程序不可以共享静态库。运行时也是比较占内存的，因为每个程序都包含了一份静态库。
• 动态库(.so):程序在运行的时候才去链接共享库的代码，多个程序共享使用库的代码，这样就减少了程序的体积。
• 头文件及库文件位置
  • /usr/include及其子目录底下的include文件夹
  • /usr/local/include及其子目录底下的include文件夹
  • /usr/lib
  • /usr/local/lib
  • /lib
• 库生成及使用

# rcs(replace and create)生成静态库
ar rcs libhello.a hell.o
# 使用静态库
gcc -Wall main.c libhello.a -o main
# 其中lhello为libhello的缩写
gcc -Wall -L main.c -o main -lhello

# 生成共享库(动态库)
gcc -shared -fPIC hello.o -o libhello.so
# 使用动态库
gcc -Wall main.o -o main -L. -lhello

# 库路径的搜索原则：库的搜索路径遵循几个搜索原则：从左到右搜索-I -l指定的目录，如果在这些目录中找不到，
那么gcc会从由环境 变量指定的目录进行查找。头文件的环境变量是C_INCLUDE_PATH,库的环境变量是LIBRARY_PATH.如果还是找不到，那么会从系统指定指定的目录进行搜索。
# 共享库有时候并不在当前目录下，需要配置到gcc可寻找的路径下(3种方式)
# 1. copy .so文件到系统共享库路径/usr/lib下
# 2. 在~/.bash_profile文件中，配置LD_LIBRARY_PATH变量
# 3. 配置/etc/ld.so.conf,配置完成后调用ldconfig更新ld.so.cache

gcc -gdb

gcc -cmake

• cmake基本语法规则
  • 变量使用${}取值，IF控制语句中直接使用变量名
  • 指令(参数1 参数2 ...)
  • 指令大小写无关，参数和变量大小写相关，推荐全部使用大写
• 指定cmake最小版本

CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 3.5.1)

• 设置项目名称(此处自动引入两个变量 hello_BINARY_DIR 和 hello_SOURCE_DIR)

PROJECT(hello)

• 生成可执行文件

ADD_EXECUTABLE(hello hello_world.cpp) 

• 设置编译类型

ADD_LIBRARY(hello hello.cpp) # 默认生成静态库
ADD_LIBRARY(hello STATIC hello.cpp) # 指定为静态库
ADD_LIBRARY(helloshared SHARED hello.cpp) # 指定为共享库

假设 hello.cpp 文件中没有 main 函数，意味着这个库中没有可执行文件。添加上述命令，cmake 后会依次生成下面几个文件：
libhello.a
libhello.a
libhello_shared.so
静态库以 .a 为后缀名，共享库以 .so 为后缀名，所有库都是一些函数打包后的集合，静态库每次被调用都会生成一个副本，而共享库则只有一个副本，更省空间。
库文件是一个压缩包，里面有编译好的二进制函数，仅有 .a 或 .so 库文件，别人并不知道里面的函数是什么样的，或如何调用；这就需要提供一个头文件，有了库文件和头文件，就可以调用这个库。

• 设置变量
  • set直接设置变量值

  SET(SRC_LIST a.cpp b.cpp)
  ADD_EXECTUABLE(demo ${SRC_LIST}) 
  

  • set追加设置变量值

  SET(SRC_LIST a.cpp)
  SET(SRC_LIST ${SRC_LIST} b.cpp)
  ADD_EXECTUABLE(demo ${SRC_LIST})
  

  • LIST追加或删除变量值

  SET(SRC_LIST a.cpp)
  LIST(APPEND SRC_LIST b.cpp)
  LIST(REMOVE_ITEM SRC_LIST b.cpp)
  ADD_EXECTUABLE(demo ${SRC_LIST})
  

• 指定源文件
  • 明确指定(空格或分好隔离开)

  ADD_LIBRARY(hello hello.cpp a.cpp b.cpp)
  

  • 所有源文件

  # AUX_SOURCE_DIRECTORY(dir VAR) 发现一个目录下所有的源代码文件并将列表存储在一个变量中
  AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SRC_LIST) # 搜索当前目录下的所有.cpp文件
  ADD_LIBRARY(hello ${SRC_LIST})
  

• 查找指定库文件
  FIND_LIBRARY(VAR name path)查找到指定的预编译库，并将它的路径存储在变量中。默认的搜索路径为 cmake 包含的系统库。
  类似的命令还有 find_file()、find_path()、find_program()、find_package()等。
• 设置包含目录

# case 0 
INCLUDE_DIRECTORIES(
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}
    ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include

# case 1
SET(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -I${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}")

• 设置链接库搜索目录

# case 0
LINK_DIRECTORIES(
    ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/libs
)

# case 1
SET(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/libs")

• 设置target需要链接的库

# 指令TARGET_LINK_LIBRARIES(target_lib  link_lib_path)

# 指定链接静态库或动态库
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello libhello.a)
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello libhello_shared.so) 

# 设置全路径
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/libs/libhello.a)
TARGET_LINK_LIBRARIES(hello ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/libs/libhello_shared.so)

• 编译流程

  • 编写hello.cpp源文件和CMakeLists.txt文件
  • 新建build目录，在build目录下cmake ..命令，生成了 CMakeFIles 文件夹和CMakeCache.txt, cmake_install.cmake, Makefie 文件
  • 在build路径下执行make命令

• CMakeLists.txt文件demo

# cmake 版本
cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
 
####
# CMake中指令不区分大小写   
# ${} 表示取出变量中的值
####
 
# 项目名称, 名称后面为支持的语言，不写时默认支持所有语言
PROJECT(project_name [CXX][C][java])
# 或者
PROJECT(name )
# PROJECT(...)语句运行之后，会默认定义两个变量，后面可以直接使用
# name_BINARY_DIR  编译目录
# name_SOURCE_DIR  工程目录
 
# set表示设置变量名
SET(LIBRARIES /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.so)
# 变量中只保存一个源文件
SET(SRC_LIST main.c)  # 或者 SET(SRC_LIST “main.c”)    # 把main.c保存到变量SRC_LIST中
# 也可以是保存多个源文件
SET(SRC_LIST main.c func.c func.h)
# 当然也可以保存所有的源文件,将所有源文件保存到SRC_LIST变量中
AUX_SOURCE_DIRECTORY(directory SRC_LIST)
# 把当前目录下所有源文件全部保存到SRC_LIST变量中
AUX_SOURCE_DIRECTORY(. SRC_LIST)
# 选择指定目录下的源文件保存到变量中
AUX_SOURCE_DIRECTORY(./dir/main.c SRC_LIST)
 
# message 表示输出提示信息
MESSAGE([SEND_ERROR | STATUS | FATAL_ERROR] "message")
# STATUS 参数较为常用，输出前缀为-的信息
# 第一个参数是消息类型，后面的参数是一条或多条要显示的消息。错误类型有3种：
# SEND_ERROR：表示产生错误信息
# STATUS：表示一般的状态信息
# FATAL_ERROR：我们知道肯定是严重错误信息，cmake会立即停止执行
 
 
# 生成可执行文件
ADD_EXECUTABLE(result ${SRC_LIST})
 
# 添加可执行文件所需要的库
TARGET_LINK_LIBRARIES(result ${LIBRARIES})
 
# 更改可执行文件的输出目录
SET(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH "${CMAKE_BINARY_DIR}/bin")
# 其中CMAKE_BINARY_DIR 变量中的CMAKE_表示项目名的统称，等价于上面所说的 name_BINARY_DIR