gcc学习笔记
2015-09-21 10:04
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1：第一个程序 ： hello world
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello , world ! \n");
return 0;
}
编译： gcc -Wall hello.c -o hello
2：调试错误 ： debug.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Two plus two is %f \n", 4);
return 0;
}
编译： gcc -Wall hello.c -o hello
错误 1： 乱码 解决： export LANG=c
然后可以提示代码中的错误
3：拆分程序
将hello.c拆分成3个文件
hello1.c 自定义函数定义
hello.h 自定义函数声名文件
main.c 主文件
hello1.c
#include <stdio.h>
void hello(const char* string)
{
printf(string);
}
hello.h
#include <stdio.h>
void hello(const char* string);
main.c
#include <stdio.h>
#include "hello.h"
int main(void)
{
hello("hello world \n");
return 0;
}
编译多个文件 : gcc -Wall main.c hello1.c -o newhello
4 ：Verbose Compilation
主要用于调试程序，显示程序编译的详细信息
格式 ： gcc -v -Wall hello.c -o hello
5: 独立编译
每个.c文件独立编译成一个.o(windows中obj文件)，最后通过链接器（linker）成为一个可执行文件。只用重新编译修改的文件。
格式： gcc -Wall -c main.c gcc -Wall -c hello1.c
此时会生成目标文件（与源文件同名，扩展名.o）
链接器: gcc main.o hello1.o -o bbk
6：Make的作用
只编译修改过的文件生成.o文件，对于没有更新过的源文件则不重新编译
7：Linking With External Libraries
系统库不需要显式声明
例：
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double m;
scanf("%L",&m);
double x = sqrt(m);
printf("The square root of 2.0 is %f \n", x);
return 0;
}
老版本的编译器需要显式声明：
gcc -Wall main.c /usr/lib/libm.a -o calc
同： gcc -Wall main.c -lm -o calc
注： -lNAME 等价于连接库文件 libNAME.a (标准目录下，不是当前目录)
8: Common Problem In compiling
header files or library file is (头文件和库文件的默认路径):
/usr/local/include/
/usr/include/
/usr/local/lib g
/usr/lib
调用用户的头文件
1: gcc -Wall -I/usr/myheaerdir -L./ -lmy.a （推荐方法） -I 设置头文件的路径，-L库文件目录
2: 通过shell设置环境变量 ，变量名： C_INCLUDE_PATH LIBRARY_PATH
3：修改环境变量
9：Create a Library with ar
通过ar 命令将一堆的目标文件（.o文件）连接成一个库文件（.a文件），然后主文件连接此库文件
格式： ar cr libNAME.a file1.o file2.o .... filen.o
根据库文件，查看连接的目标文件
格式： ar t libmy.a
例：
mylib.h
int func1(int x, int y);
void func2(int x);
fun1.c
#include "mylib.h"
int func1(int x, int y)
{
return (x+y);
}
fun2.c
#include<stdio.h>
#include "mylib.h"
void func2(int x)
{
printf("the int is %d\n", $x);
}
maina.c
#include<stdio.h>
#include "mylib.h"
int main(void)
{
int i ;
i = func1(1,2);
func2(i);
return 0;
}
操作顺序：
1：gcc -Wall -c fun1.c //生成目标文件
2：gcc -Wall -c fun2.c
3：ar cr libhello.a fun1.o fun2.o //将两个目标文件生成1个库文件libhello.a
4：gcc -Wall maina.c libhello.a -o hello (注意maina.c放在库文件的前面，遵循先调用后定义的原则 ，将maina.c编译成目标文件后，用3个目标文件编译可忽略次序问题
)
同：gcc -Wall main.c -L. -lhello -o h3 ("L"设置库文件的韦当前目录，"l"库文件名)
设置系统的环境变量：
1：查看系统的环境变量 env | grep LIB
2：设置系统的全局变量 export LIBRARY_PATH=/usr/local/gcc:$LIBRARY_PATH
调整程序目录为
include目录 mylib.h
lib目录 libhello.a
mina.c
编译： gcc -Wall maina.c -Iinclude -Llib -lhello -o h4
查看库文件由哪些目标文件合成：
ar t libhello.a
研究Apache的源码
10：Shared Vs Static Library （动态库、静态库）
动态库，windows下dll文件 linux下so文件
可执行文件执行时，先加载动态库到内存，动态库可被多个可执行文件共离
将动态库放到系统的标准目录/usr/local/lib /usr/lib
设置系统变量 LB_LIBRARY_PATH
11：C的版本
标准C、Gcc支持的特殊方式
例：ansi.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
const char asm[] = '6705';
printf("the string asm is '%s'\n", asm);
return 0;
}
gcc -Wall ansi.c -o an
直接编译会报错，原因：asm不是标准C的关键词，是gcc支持C 的关键字
修正： gcc - Wall -ansi ansi.c -o an
例2：pi.c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("the value of pi is %f \n", M_PI);
return 0;
}
gcc - Wall -ansi pi.c -o pi c
将会报错，原因：宏M_PI 在标准C中没有定义，Gcc支持
gcc -Wall pi.c -o pi
解决办法：编译时，调用Gnu的宏定义
gcc -Wall -ansi -D_GNU_SOURCE pi.c -o pp
例3：严格C标准 v.c
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int i, n = argc;
double x
;
for(i = 0; i < n ; i++)
{
x[i] = i;
}
printf("result is %l \n", x);
return 0;
}
gcc -Wall -ansi -pedantic v.c -o v // 两个选项，强制按照C标准
以上会报错，标准C不支持可变长的数组
gcc -Wall v.c -o v
-Wall的相关选项
1：注释问题，嵌套注释的错误 -Wcomment
解决方法：外层注释用宏定义
#if 0
/* 被注释掉的内容 */
#endif
2: -Wunused
声明但未使用的变量
12: Using the Preprocessor 预处理（替换代码中的宏定义等操作）
例：
dtest.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
#ifdef TEST
printf("Test mode\n");
#endif
printf("Running...\n");
return 0;
}
gcc -Wall -DTEST=456 dtest.c -o dt //编译时定义一个宏，默认值为1
查看系统的宏定义： cpp -dM /dev/null
-D 编译时定义宏
-E 只预处理程序，不编译 （只替换源文件中的include和宏定义）
-save-temp 编译时，保存预处理后的结果（.i文件和.s文件） .i => .s =>.o
例：
hello1.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello , world ! \n");
return 0;
}
gcc -Wall -c -save-temps hello1.c
13: Compiling for Debugging
可执行文件中只包含机器码，不利于调试。调试模式可保存行号等信息
当程序意外终止，将产生一堆'core'文件 (ulimit -c unlimited 设置不限制dump文件大小,默认不允许产生dump文件)
用gdb对core进行调试
-g 选项以调试模式来编译源代码（将行号等信息保存在可执行文件中）
例：null.
#include <stdio.h>
int a (int *p);
int main(void)
{
int* p = 0;
return a(p);
}
int a(int *p)
{
int y = *p;
return y;
}
程序bug：指针p指针地址为0的内存空间（系统核心的地址），将报错
调试： gcc -Wall -g null.c （-g选项 用于调试用，将源码中的相关信息保存在最终的可执行文件中）
执行程序： ./a.out (提示错误，程序 core dumped; 同时产生错误日志core.)
将产生core文件，通过gdb可调试此出错的文件
命令：gdb a.out core.989 （此时可查看到相关的错误信息）
gdb中可用的简单操作：
print p （打印变量）
backtrace (返回上一步的调用 )
14: Compiling with Optimization
gcc会根据不同的CPU自动优化代码；
Source-level Optimization
源码层次的优化
1：CSE （公共子进程优化）
例：
x = cos(v) * (1 + sin(u/2)) + sin(w) * （1 - sin(u/2)）
优化为：
t = sin(u/2);
x = cos(v) * (1 + t) +sin(w) * (1 - t)
2： Function Inlining （FL）
对于频繁调用的函数，执行入栈、出栈操作比较频繁，效率低，可将函数声明为inling function
例：
inling double sq(double x)
{
return (x * x);
}
sum = 0.0;
for(i = 0; i< 1000000; i++)
{
sum += sq(i + 0.5); //调用函数过程：将当前地址入栈，转到函数地址，执行完函数再出栈
}
人为优化：
t = i + 0.5;
sum += t *t;
注：当优化开头打开时，会自动对代码进行优化；或者人为的知道函数调用频率高，可将函数声明为inline函数；
15： Loop Unrolling (speed-space tradeoff)
每循环一次，都要判断是否结束，增加开销；
例：
for(i = 0 ; i< 8; i++)
{
y[i] = i;
}
简单优化：
y[0] = 0;
y[1] = 1;
y[2] = 2;
y[3] = 3;
y[4] = 4;
y[5] = 5;
y[6] = 6;
y[7] = 7;
16:Scheduling
并行执行 指令，编译执行时间长，不会增大可执行文件大小及内存
17：Optimization level
优化等级， 指令： -oLEVEL // level is a number from 0 to 3
-o0 用于debug
-o2 用于生产环境
test.c
#include <stdio.h>
double powern(double d, unsigned n)
{
double x = 1.0;
unsigned j;
for(j=0; j<n; j++)
x *=d;
return x;
}
int main(void)
{
double sum = 0.0;
unsigned i;
for(i=1; i< 100000000; i++)
{
sum += powern(i, i%5);
}
printf("sum = %g \n", sum);
return 0;
}
gcc -Wall -o0 test.c -o test0
查看执行时间 time ./test0
gcc -Wall -o3 -funroll-loops test.c -o test4 //for循环优化
Gcc常用总结：
参数
-I (大写i) 头文件路径
-L 库文件路径
-l 库文件名称 （-lmy 等价 libmy.a）
-o 生成可执行文件
-c 编译单个文件为目标文件
-W 错误级别
-v 显示编译过程中的详细信息
将目标文件生成库文件
ar cr libabc.a file1.o file2.o file3.o
查看库文件包含的目标文件
ar t libabc.a
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello , world ! \n");
return 0;
}
编译： gcc -Wall hello.c -o hello
2：调试错误 ： debug.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Two plus two is %f \n", 4);
return 0;
}
编译： gcc -Wall hello.c -o hello
错误 1： 乱码 解决： export LANG=c
然后可以提示代码中的错误
3：拆分程序
将hello.c拆分成3个文件
hello1.c 自定义函数定义
hello.h 自定义函数声名文件
main.c 主文件
hello1.c
#include <stdio.h>
void hello(const char* string)
{
printf(string);
}
hello.h
#include <stdio.h>
void hello(const char* string);
main.c
#include <stdio.h>
#include "hello.h"
int main(void)
{
hello("hello world \n");
return 0;
}
编译多个文件 : gcc -Wall main.c hello1.c -o newhello
4 ：Verbose Compilation
主要用于调试程序，显示程序编译的详细信息
格式 ： gcc -v -Wall hello.c -o hello
5: 独立编译
每个.c文件独立编译成一个.o(windows中obj文件)，最后通过链接器（linker）成为一个可执行文件。只用重新编译修改的文件。
格式： gcc -Wall -c main.c gcc -Wall -c hello1.c
此时会生成目标文件（与源文件同名，扩展名.o）
链接器: gcc main.o hello1.o -o bbk
6：Make的作用
只编译修改过的文件生成.o文件，对于没有更新过的源文件则不重新编译
7：Linking With External Libraries
系统库不需要显式声明
例：
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double m;
scanf("%L",&m);
double x = sqrt(m);
printf("The square root of 2.0 is %f \n", x);
return 0;
}
老版本的编译器需要显式声明：
gcc -Wall main.c /usr/lib/libm.a -o calc
同： gcc -Wall main.c -lm -o calc
注： -lNAME 等价于连接库文件 libNAME.a (标准目录下，不是当前目录)
8: Common Problem In compiling
header files or library file is (头文件和库文件的默认路径):
/usr/local/include/
/usr/include/
/usr/local/lib g
/usr/lib
调用用户的头文件
1: gcc -Wall -I/usr/myheaerdir -L./ -lmy.a （推荐方法） -I 设置头文件的路径，-L库文件目录
2: 通过shell设置环境变量 ，变量名： C_INCLUDE_PATH LIBRARY_PATH
3：修改环境变量
9：Create a Library with ar
通过ar 命令将一堆的目标文件（.o文件）连接成一个库文件（.a文件），然后主文件连接此库文件
格式： ar cr libNAME.a file1.o file2.o .... filen.o
根据库文件，查看连接的目标文件
格式： ar t libmy.a
例：
mylib.h
int func1(int x, int y);
void func2(int x);
fun1.c
#include "mylib.h"
int func1(int x, int y)
{
return (x+y);
}
fun2.c
#include<stdio.h>
#include "mylib.h"
void func2(int x)
{
printf("the int is %d\n", $x);
}
maina.c
#include<stdio.h>
#include "mylib.h"
int main(void)
{
int i ;
i = func1(1,2);
func2(i);
return 0;
}
操作顺序：
1：gcc -Wall -c fun1.c //生成目标文件
2：gcc -Wall -c fun2.c
3：ar cr libhello.a fun1.o fun2.o //将两个目标文件生成1个库文件libhello.a
4：gcc -Wall maina.c libhello.a -o hello (注意maina.c放在库文件的前面，遵循先调用后定义的原则 ，将maina.c编译成目标文件后，用3个目标文件编译可忽略次序问题
)
同：gcc -Wall main.c -L. -lhello -o h3 ("L"设置库文件的韦当前目录，"l"库文件名)
设置系统的环境变量：
1：查看系统的环境变量 env | grep LIB
2：设置系统的全局变量 export LIBRARY_PATH=/usr/local/gcc:$LIBRARY_PATH
调整程序目录为
include目录 mylib.h
lib目录 libhello.a
mina.c
编译： gcc -Wall maina.c -Iinclude -Llib -lhello -o h4
查看库文件由哪些目标文件合成：
ar t libhello.a
研究Apache的源码
10：Shared Vs Static Library （动态库、静态库）
动态库，windows下dll文件 linux下so文件
可执行文件执行时，先加载动态库到内存，动态库可被多个可执行文件共离
将动态库放到系统的标准目录/usr/local/lib /usr/lib
设置系统变量 LB_LIBRARY_PATH
11：C的版本
标准C、Gcc支持的特殊方式
例：ansi.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
const char asm[] = '6705';
printf("the string asm is '%s'\n", asm);
return 0;
}
gcc -Wall ansi.c -o an
直接编译会报错，原因：asm不是标准C的关键词，是gcc支持C 的关键字
修正： gcc - Wall -ansi ansi.c -o an
例2：pi.c
#include <math.h>
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("the value of pi is %f \n", M_PI);
return 0;
}
gcc - Wall -ansi pi.c -o pi c
将会报错，原因：宏M_PI 在标准C中没有定义，Gcc支持
gcc -Wall pi.c -o pi
解决办法：编译时，调用Gnu的宏定义
gcc -Wall -ansi -D_GNU_SOURCE pi.c -o pp
例3：严格C标准 v.c
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
int i, n = argc;
double x
;
for(i = 0; i < n ; i++)
{
x[i] = i;
}
printf("result is %l \n", x);
return 0;
}
gcc -Wall -ansi -pedantic v.c -o v // 两个选项，强制按照C标准
以上会报错，标准C不支持可变长的数组
gcc -Wall v.c -o v
-Wall的相关选项
1：注释问题，嵌套注释的错误 -Wcomment
解决方法：外层注释用宏定义
#if 0
/* 被注释掉的内容 */
#endif
2: -Wunused
声明但未使用的变量
12: Using the Preprocessor 预处理（替换代码中的宏定义等操作）
例：
dtest.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
#ifdef TEST
printf("Test mode\n");
#endif
printf("Running...\n");
return 0;
}
gcc -Wall -DTEST=456 dtest.c -o dt //编译时定义一个宏，默认值为1
查看系统的宏定义： cpp -dM /dev/null
-D 编译时定义宏
-E 只预处理程序，不编译 （只替换源文件中的include和宏定义）
-save-temp 编译时，保存预处理后的结果（.i文件和.s文件） .i => .s =>.o
例：
hello1.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
printf("Hello , world ! \n");
return 0;
}
gcc -Wall -c -save-temps hello1.c
13: Compiling for Debugging
可执行文件中只包含机器码，不利于调试。调试模式可保存行号等信息
当程序意外终止，将产生一堆'core'文件 (ulimit -c unlimited 设置不限制dump文件大小,默认不允许产生dump文件)
用gdb对core进行调试
-g 选项以调试模式来编译源代码（将行号等信息保存在可执行文件中）
例：null.
#include <stdio.h>
int a (int *p);
int main(void)
{
int* p = 0;
return a(p);
}
int a(int *p)
{
int y = *p;
return y;
}
程序bug：指针p指针地址为0的内存空间（系统核心的地址），将报错
调试： gcc -Wall -g null.c （-g选项 用于调试用，将源码中的相关信息保存在最终的可执行文件中）
执行程序： ./a.out (提示错误，程序 core dumped; 同时产生错误日志core.)
将产生core文件，通过gdb可调试此出错的文件
命令：gdb a.out core.989 （此时可查看到相关的错误信息）
gdb中可用的简单操作：
print p （打印变量）
backtrace (返回上一步的调用 )
14: Compiling with Optimization
gcc会根据不同的CPU自动优化代码；
Source-level Optimization
源码层次的优化
1：CSE （公共子进程优化）
例：
x = cos(v) * (1 + sin(u/2)) + sin(w) * （1 - sin(u/2)）
优化为：
t = sin(u/2);
x = cos(v) * (1 + t) +sin(w) * (1 - t)
2： Function Inlining （FL）
对于频繁调用的函数，执行入栈、出栈操作比较频繁，效率低，可将函数声明为inling function
例：
inling double sq(double x)
{
return (x * x);
}
sum = 0.0;
for(i = 0; i< 1000000; i++)
{
sum += sq(i + 0.5); //调用函数过程：将当前地址入栈，转到函数地址，执行完函数再出栈
}
人为优化：
t = i + 0.5;
sum += t *t;
注：当优化开头打开时，会自动对代码进行优化；或者人为的知道函数调用频率高，可将函数声明为inline函数；
15： Loop Unrolling (speed-space tradeoff)
每循环一次，都要判断是否结束，增加开销；
例：
for(i = 0 ; i< 8; i++)
{
y[i] = i;
}
简单优化：
y[0] = 0;
y[1] = 1;
y[2] = 2;
y[3] = 3;
y[4] = 4;
y[5] = 5;
y[6] = 6;
y[7] = 7;
16:Scheduling
并行执行 指令，编译执行时间长，不会增大可执行文件大小及内存
17：Optimization level
优化等级， 指令： -oLEVEL // level is a number from 0 to 3
-o0 用于debug
-o2 用于生产环境
test.c
#include <stdio.h>
double powern(double d, unsigned n)
{
double x = 1.0;
unsigned j;
for(j=0; j<n; j++)
x *=d;
return x;
}
int main(void)
{
double sum = 0.0;
unsigned i;
for(i=1; i< 100000000; i++)
{
sum += powern(i, i%5);
}
printf("sum = %g \n", sum);
return 0;
}
gcc -Wall -o0 test.c -o test0
查看执行时间 time ./test0
gcc -Wall -o3 -funroll-loops test.c -o test4 //for循环优化
Gcc常用总结：
参数
-I (大写i) 头文件路径
-L 库文件路径
-l 库文件名称 （-lmy 等价 libmy.a）
-o 生成可执行文件
-c 编译单个文件为目标文件
-W 错误级别
-v 显示编译过程中的详细信息
将目标文件生成库文件
ar cr libabc.a file1.o file2.o file3.o
查看库文件包含的目标文件
ar t libabc.a
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