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目录

一.背景知识

编译器的处理过程

二.gcc/g++的基本概念

GCC（GNU Compiler Collection）

gcc

g++

其他工具

三.gcc/g++的编译选项（以gcc为例）

验证gcc版本与安装

预处理

编译

汇编

链接

编译多文件项目

四.静态库与动态库

静态库（Static Library）

动态库（Dynamic Library）

如何更改gcc的链接方式

五.总结

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一.背景知识

编译器的处理过程

1.预处理

• 展开头文件
• 去注释
• 宏替换
• 条件编译       

2.编译

• 将C语言翻译为汇编语言

3.汇编

• 将汇编语言翻译成为二进制文件

4.链接

• 将多个目标文件或库文件合并为最终可执行文件或共享库        

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二.gcc/g++的基本概念

GCC（GNU Compiler Collection）

GCC 是由 GNU 项目开发的编译器套件，支持包括 C、C++、Fortran、Ada、Go 等多种编程语言。作为开源工具集，它具备跨平台能力，可在多种操作系统和架构上运行，是许多系统和开源项目的默认编译工具，在 GCC 中，gcc 和 g++ 分别是编译 C 和 C++ 代码的核心组件

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gcc

• 功能

  gcc 是 GCC 套件中用于编译 C 语言代码的编译器。它将 C 源代码编译为目标代码，并调用 GCC 后端生成可执行文件或库文件

• 特点

  支持 ANSI C（C89/C90）、C99、C11 等 C 语言标准，可生成与目标平台兼容的高效可执行文件

• 选项

  提供丰富的编译和优化选项，如优化级别控制（-O0/-O2）、调试信息生成（-g）、警告设置（-Wall）等

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g++

• 功能

  g++ 是 GCC 套件中专用于编译 C++ 代码的编译器前端，通过调用 GCC 后端生成目标代码

• 特点

  全面支持 C++98、C++11、C++14、C++17 等标准，可编译符合不同规范的 C++ 代码并生成高效输出

• 选项

  提供与 gcc 类似的编译控制选项，同时自动链接 C++ 标准库（如 libstdc++），支持异常处理、RTTI 等特性

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其他工具

除编译器外，GCC 套件还包含：

• 预处理器：处理宏定义和文件包含（cpp）

• 汇编器：将汇编代码转为机器码（as）

• 链接器：合并目标文件生成可执行程序（ld）

这些工具共同完成从源码到可执行文件的完整编译流程

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三.gcc/g++的编译选项（以gcc为例）

验证gcc版本与安装

gcc --version

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格式：

gcc [选项] 要编译的⽂件 [选项] [⽬标⽂件]

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预处理

gcc -E test.c -o test.i   # 预处理后形成一个.i文件

• 预处理阶段
• 选项“-E”，该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程
• 选项“-o”，该选项的作用是形成一个指定名字的目标文件
• “.i”文件为已经过预处理的C原始程序

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编译

gcc -S test.i -o test.s

• 在这个阶段中，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
•  选项“-S” ，该选项的作用是只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码

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汇编

gcc -c test.s -o test.o

• 汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成“.o”目标文件
• 选项“-c”，该选项的作用是将汇编语言翻译为可重定位二进制文件

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可重定位二进制文件

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链接

gcc test.o -o test   # 生成可执行文件或库文件

• 在成功编译之后,就进入了链接阶段
• 链接阶段，gcc将二进制文件与函数的实现所在库进行链接，从而生成可执行文件

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上述的四个过程实则为中间过程，实际在运用时，可直接将源代码编译为可执行文件：

gcc test.c -o test   # gcc [目标文件] -o 要编译的文件
gcc -o test test.c   # gcc -o [目标文件] 要编译的文件

编译多文件项目

gcc 要编译的文件列表 -o 目标文件

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四.静态库与动态库

静态库（Static Library）

1. 链接过程
   静态库在编译链接阶段被直接整合到可执行文件中。链接器从库中提取被调用的函数/数据，将其机器码完整复制到最终二进制文件中

2. 存储特性
   每个使用静态库的可执行文件都会包含该库的独立副本，导致可执行文件体积显著增大（库代码量×程序数量），因此可执行文件体积较大

3. 运行时行为
   程序运行时无需外部库文件支持，所有依赖代码已硬编码在可执行文件中，实现完全自包含

4. 文件规范

   • Unix/Linux系统：扩展名为 .a（如 libmath.a）

   • Windows系统：扩展名为 .lib（如 openssl.lib）

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动态库（Dynamic Library）

1. 链接过程
   动态库在编译阶段仅记录引用信息，实际链接推迟到程序运行时，链接器在可执行文件中写入库的路径和符号表，不复制库代码

2. 存储特性
   多个程序可共享同一动态库文件，磁盘和内存中只需存储一份副本，显著减少资源占用（100个程序共享1个 libz.so 仅需1份空间）

3. 运行时行为
   程序启动时由动态加载器（Linux的ld.so/Windows的LoadLibrary）自动加载库到内存，若库缺失或版本不兼容会导致运行时错误（如 error while loading shared libraries）

4. 文件规范

   • Unix/Linux系统：扩展名为 .so（如 libc.so.6）

   • Windows系统：扩展名为 .dll（如 kernel32.dll）

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如何更改gcc的链接方式

通过可执行文件的依赖库可以看到gcc的默认链接方式是链接动态库

若要让gcc的二进制程序进行静态链接，首先需要下载C/C++的静态库

sudo yum install -y glibc-static libstdc++-static

再在gcc的编译选项中选择静态链接（-static）

gcc main.c code.c -o code-static -static   #-static，此选项对生成的文件强制采用静态链接

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五.总结

        本期介绍了 GNU 编译工具链的核心组件gcc和g++，内容包括 GCC 工具集的整体认识、gcc与g++的具体区别、从源代码预处理、编译、汇编到链接的完整编译流程详解（包括多文件项目的处理）、以及静态库与动态库的原理、创建方法及其链接方式的选择与控制。这些知识为理解和掌握 C/C++ 程序的构建过程奠定了基础，下期我们将进一步探索项目构建自动化，详细介绍如何使用 make 工具和编写 Makefile 文件来高效地管理编译流程和项目构建任务