Eazy's Oasis

在为Linux开发应用程序时,绝大多数情况下使用的都是C语言,因此几乎每一位Linux程序员面临的首要问题都是如何

灵活运用C编译器.目前Linux下最常用的C语言编译器是GCC(GNU Compiler Collection),它是GNU项目中符合ANSI C

标准的编译系统,能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序.GCC不仅功能非常强大,结构也异常灵活.最值得称

道的一点就是它可以通过不同的前端模块来支持各种语言,如Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等.

开放、自由和灵活是Linux的魅力所在,而这一点在GCC上的体现就是程序员通过它能够更好地控制整个编译过程.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)

Linux程序员可以根据自己的需要让GCC在编译的任何阶段结束,以便检查或使用编译器在该阶段的输出信息,或者对

最后生成的二进制文件进行控制,以便通过加入不同数量和种类的调试代码来为今后的调试做好准备.和其它常用的

编译器一样,GCC也提供了灵活而强大的代码优化功能,利用它可以生成执行效率更高的代码.

GCC提供了30多条警告信息和三个警告级别,使用它们有助于增强程序的稳定性和可移植性.此外,GCC还对标准的C和

C++语言进行了大量的扩展,提高程序的执行效率,有助于编译器进行代码优化,能够减轻编程的工作量.

GCC起步

在学习使用GCC之前,下面的这个例子能够帮助用户迅速理解GCC的工作原理,并将其立即运用到实际的项目开发中去.

首先用熟悉的编辑器输入清单1所示的代码:

清单1:hello.c

#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf ("Hello world, Linux programming!\n");
return 0;
}

然后执行下面的命令编译和运行这段程序:

# gcc hello.c -o hello
# ./hello
Hello world, Linux programming!

从程序员的角度看,只需简单地执行一条GCC命令就可以了,但从编译器的角度来看,却需要完成一系列非常繁杂的工

作.首先,GCC需要调用预处理程序cpp,由它负责展开在源文件中定义的宏,并向其中插入“#include”语句所包含的

内容；接着,GCC会调用ccl和as将处理后的源代码编译成目标代码；最后,GCC会调用链接程序ld,把生成的目标代码

链接成一个可执行程序.

为了更好地理解GCC的工作过程,可以把上述编译过程分成几个步骤单独进行,并观察每步的运行结果.第一步是进行

预编译,使用-E参数可以让GCC在预处理结束后停止编译过程:

# gcc -E hello.c -o hello.i

此时若查看hello.cpp文件中的内容,会发现stdio.h的内容确实都插到文件里去了,而其它应当被预处理的宏定义也

都做了相应的处理.下一步是将hello.i编译为目标代码,这可以通过使用-c参数来完成:

# gcc -c hello.i -o hello.o

GCC默认将.i文件看成是预处理后的C语言源代码,因此上述命令将自动跳过预处理步骤而开始执行编译过程,也可以

使用-x参数让GCC从指定的步骤开始编译.最后一步是将生成的目标文件链接成可执行文件:

# gcc hello.o -o hello

在采用模块化的设计思想进行软件开发时,通常整个程序是由多个源文件组成的,相应地也就形成了多个编译单元,使

用GCC能够很好地管理这些编译单元.假设有一个由foo1.c和foo2.c两个源文件组成的程序,为了对它们进行编译,并

最终生成可执行程序foo,可以使用下面这条命令:

# gcc foo1.c foo2.c -o foo

如果同时处理的文件不止一个,GCC仍然会按照预处理、编译和链接的过程依次进行.如果深究起来,上面这条命令大

致相当于依次执行如下三条命令:

# gcc -c foo1.c -o foo1.o
# gcc -c foo2.c -o foo2.o
# gcc foo1.o foo2.o -o foo

在编译一个包含许多源文件的工程时,若只用一条GCC命令来完成编译是非常浪费时间的.假设项目中有100个源文件

需要编译,并且每个源文件中都包含10000行代码,如果像上面那样仅用一条GCC命令来完成编译工作,那么GCC需要将

每个源文件都重新编译一遍,然后再全部连接起来.很显然,这样浪费的时间相当多,尤其是当用户只是修改了其中某

一个文件的时候,完全没有必要将每个文件都重新编译一遍,因为很多已经生成的目标文件是不会改变的.要解决这个

问题,关键是要灵活运用GCC,同时还要借助像Make这样的工具.

警告提示功能

GCC包含完整的出错检查和警告提示功能,它们可以帮助Linux程序员写出更加专业和优美的代码.先来读读清单2所示

的程序,这段代码写得很糟糕,仔细检查一下不难挑出很多毛病:

◆main函数的返回值被声明为void,但实际上应该是int；

◆使用了GNU语法扩展,即使用long long来声明64位整数,不符合ANSI/ISO C语言标准；

◆main函数在终止前没有调用return语句.

清单2:illcode.c

#include <stdio.h>
void main(void)
{
long long int var = 1;
printf("It is not standard C code!\n");
}

下面来看看GCC是如何帮助程序员来发现这些错误的.当GCC在编译不符合ANSI/ISO C语言标准的源代码时,如果加上

了-pedantic选项,那么使用了扩展语法的地方将产生相应的警告信息:

# gcc -pedantic illcode.c -o illcode
illcode.c: In function `main':
illcode.c:9: ISO C89 does not support `long long'
illcode.c:8: return type of `main' is not `int'

需要注意的是,-pedantic编译选项并不能保证被编译程序与ANSI/ISO C标准的完全兼容,它仅仅只能用来帮助Linux

程序员离这个目标越来越近.或者换句话说,-pedantic选项能够帮助程序员发现一些不符合ANSI/ISO C标准的代码,

但不是全部,事实上只有ANSI/ISO C语言标准中要求进行编译器诊断的那些情况,才有可能被GCC发现并提出警告.

除了-pedantic之外,GCC还有一些其它编译选项也能够产生有用的警告信息.这些选项大多以-W开头,其中最有价值的

当数-Wall了,使用它能够使GCC产生尽可能多的警告信息:

# gcc -Wall illcode.c -o illcode
illcode.c:8: warning: return type of `main' is not `int'
illcode.c: In function `main':
illcode.c:9: warning: unused variable `var'

GCC给出的警告信息虽然从严格意义上说不能算作是错误,但却很可能成为错误的栖身之所.一个优秀的Linux程序员