gcc编译过程详解

配套源码在GIT仓库里各个板子的source\02_录制视频时编写的源码\01_gcc_options里。

1. 程序编译4步骤

我们经常使用“编译”泛指上面的4个步骤之一，甚至有时候会囊括这四个步骤。

2. gcc的使用方法

gcc  [选项]   文件名

2.1 gcc使用示例

gcc hello.c                   // 输出一个名为a.out的可执行程序，然后可以执行./a.out
gcc -o hello hello.c          // 输出名为hello的可执行程序，然后可以执行./hello
gcc -o hello hello.c -static  // 静态链接

gcc -c -o hello.o hello.c  // 先编译(不链接)
gcc -o hello hello.o       // 再链接

2.2 gcc常用选项

2.2.1 手工控制编译过程

一个c/c++文件要经过预处理、编译、汇编和链接才能变成可执行文件。
（1）预处理
C/C++源文件中，以“#”开头的命令被称为预处理命令，如包含命令“#include”、宏定义命令“#define”、条件编译命令“#if”、“#ifdef”等。预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些东西输出到一个“.i”文件中等待进一步处理。
（2）编译
编译就是把C/C++代码(比如上述的“.i”文件)“翻译”成汇编代码。
（3）汇编
汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，在Linux系统上一般表现为ELF目标文件(OBJ文件)。“反汇编”是指将机器代码转换为汇编代码，这在调试程序时常常用到。
（4）链接
链接就是将上步生成的OBJ文件和系统库的OBJ文件、库文件链接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。

hello.c(预处理)->hello.i(编译)->hello.s(汇编)->hello.o(链接)->hello
详细的每一步命令如下：

gcc -E -o hello.i hello.c
gcc -S -o hello.s hello.i
gcc -c -o hello.o hello.s
gcc -o hello hello.o

上面一连串命令比较麻烦，gcc会对.c文件默认进行预处理操作，使用-c再来指明了编译、汇编，从而得到.o文件,
再将.o文件进行链接，得到可执行应用程序。简化如下：

gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.o

2.2.2 使用后缀名决定编译过程

参考《嵌入式Linux应用开发完全手册》：

• 总结
  • 输入文件的后缀名和选项共同决定gcc到底执行那些操作
  • 在编译过程中，最后的步骤都是链接
    • 除非使用了-E、-S、-c选项
    • 或者编译出错阻止了完整的编译过程

2.2.3 指定头文件目录

头文件在哪里？

• 系统目录

  • 系统目录在哪？工具链里的某个include目录

  • 怎么确定？

    echo 'main(){}'| gcc -E -v -  // 它会列出头文件目录、库目录(LIBRARY_PATH)
    

  • 可以不使用系统include目录吗？可以，编译时指定参数-nostdinc

• 可以自己指定头文件目录

-I <头文件目录>

2.2.4 指定库文件

库文件在哪里？

• 系统目录

  • 系统目录在哪？工具链里的某个lib目录

  • 怎么确定？

    echo 'main(){}'| gcc -E -v -  // 它会列出头文件目录、库目录(LIBRARY_PATH)
    

  • 可以不使用系统lib目录吗？可以，编译时指定参数-nostdlib

• 可以自己指定库文件目录

-L <库文件目录>

• 指定库文件

-l  <abc>   // 链接 libabc.so 或 lib.a

3. 开发板程序编译示例

最后链接时，使用arm-linux-ld而不是使用arm-linux-gcc

• 前者可以完全自己指定所连接的文件
• 后者会链接一些默认的启动文件

4. 参考书籍

《嵌入式Linux应用开发完全手册》中的《3.1 交叉编译工具选项说明》