gcc系列工具介绍

编译器相关知识学习

GNU GCC简介

GNU GCC是一套面向嵌入式领域的交叉编译工具，支持多种编程语言、多种优化选项并且能够支持分步编译、支持多种反汇编方式、支持多种调试信息格式，目前支持X86、ARM7、StrongARM、PPC4XX、MPC8XX、MIPS R3000等多种CPU。

根据不同的目标环境，gcc会有形如：arm-linux-gcc，mips-linux-gcc等对应的工具，除了名字和编译运行的平台不同，都适用于本教程。

GNU GCC的基本功能包括：

输出预处理后的C/C++源程序（展开头文件和替换宏）
输出C/C++源程序的汇编代码
输出二进制目标文件
生成静态库
生成可执行程序
转换文件格式

GCC编译程序的基本过程：

gcc根据输入文件的后缀来确定文件的类型，然后根据用户的编译选项（包括优化选项、调试信息选项等）将其编译成相应的汇编临时文件（后缀为.s）；

as将该汇编文件编译成目标文件（后缀为.o）； ld 根据用户的链接选项（包括指定链接命令文件等）将目标文件和各种库链接起来生成可执行文件。

GCC 组成：

gcc：C/C++交叉编译器

gcc是编译的前端程序，它通过调用其他程序来实现将程序源文件编译成目标文件的功能。

编译时，它首先调用预处理程序(cpp)对输入的源程序进行处理，然后调用 cc1 将预处理后的程序编译成汇编代码，最后由as将汇编代码编译成目标代码。

gcc具有丰富的命令选项，可以控制编译的各个阶段，满足用户的各种编译需求。

as：汇编器

as将汇编语言程序转换为ELF (Executable and Linking Format，执行时链接文件格式)格式的可重定位目标代码，这些目标代码同其它目标模块或函数库易于定位和链接。

as产生一个交叉参考表和一个标准的符号表，产生的代码和数据能够放在多个区 (Section)中。

ld：连接器

ld根据链接定位文件Linkcmds中的代码区、数据区、BSS区和栈区等定位信息，将可重定位的目标模块链接成一个单一的、绝对定位的目标程序。

该目标程序是ELF格式，并且可以包含调试信息。

ld会产生一个内存映象文件Map.txt,该文件显示所有目标模块、区和符号的绝对定位地址。它也产生交叉参考列表，显示参考每个全局符号的目标模块。

ld支持将多个目标模块链接成一个单一的、绝对定位的目标程序，也能够依此对目标模块进行链接，这个特性称为增量链接(Incremental Linking)。

假如输入文件是一个函数库，ld会自动从函数库装载被其它目标模块参考的函数模块。ld与其它链接程序相比，能提供更有帮助的诊断信息。许多链接器遇到第一个错误即放弃链接，而ld只要有可能都继续执行，帮助用户识别其它错误，有时甚至能获得输出代码。

ar：库管理器

ar将多个可重定位的目标模块归档为一个函数库文件。采用函数库文件，应用程序能够从该文件中自动装载要参考的函数模块，同时将应用程序中频繁调用的函数放入函数库文件中，易于应用程序的开发管理。ar支持ELF格式的函数库文件.

MAKE：

实际上make不属于gcc套件，但是在UNIX环境下，经常使用make（指定Makefile）来管理编译工程。

Make是用于自动编译、链接程序的实用工具。使用make后就不需要手工的编译每个程序文件。要使用make，首先要编写makefile。

Makefile描述程序文件之间的依赖关系，并提供更新文件的命令。在一个程序中，可执行文件依赖于目标文件,而目标文件依赖于源文件。如果makefile文件存在,每次修改完源程序后，用户通常所需要做的事情就是在命令行敲入“make”,然后所有的事情都由make来完成。

其他实用程序

目标文件格式转换工具objcopy支持的文件格式有H-record、S-record、ABS、BIN、COFF、ELF。例如，它能够将ELF格式文件转换为其它格式的文件，如intel H-record格式、Motorola S-record等。nm程序用于显示文件中的符号信息。

C/C++交叉编译器gcc

gcc是编译的前端程序，它通过调用其他程序来实现将程序源文件编译成目标文件。

编译时它首先调用预处理程序(cpp)对输入的源程序进行处理;然后调用cc1将预处理后的程序编译成汇编代码;最后由as将汇编代码编译成目标代码。

1.命令格式：

gcc [options] file…

在命令gcc后面跟一个或多个选项，选项间用空格隔开，然后跟一个或多个目标文件。

例如，将test.c 编译成目标文件test.o 并且生成调试信息：

gcc –g –c –o test.o test.c

2.命令选项列表

输出控制选项：

-c    将输入的源文件编译成目标文件

-S    将C/C++文件生成汇编文件

-o file  将输出内容存于文件file

-pipe   在编译的不同阶段之间采用管道通讯方式

-v    打印出编译过程中执行的命令

-x language  说明文件的输入类型为language

C语言选项：

-ansi      支持所有ANSI C程序

警告选项：

-w        关闭所有警告

-Wall      打开所有警告

-Wimplicit  如果有隐含申明，显示警告信息

-Wno-implicit  不显示对隐含申明的警告

调试选项：

-g 在文件中产生调试信息(调试信息的文件格式有stabs、COFF、XCOFF、DWARF)

优化选项：

-O0       不优化

-O1       一级优化

-O2       二级优化

-O3       三级优化

预处理选项：

-E    运行C的预处理器

-C    在运用-E进行预处理时不去掉注释

-D macro    定义宏macro为1

-D macro=defn  定义宏macro为defn

汇编选项：

-Wa，option   将选项option传递      给汇编器

搜索路径选项：

-I dir     设置搜索路径为dir

-I-    指定只对 #include  "file",有效的头文件搜索目录

源文件类型的识别

gcc能够自动根据文件名后缀识别文件类型，文件名后缀和文件类型的对应关系如下：

*.c  ——C源文件

*.i  ——经过预处理后的C源文件

*.h  ——C头文件

*.ii  ——经过预处理后的C++源文件

*.cc  ——C++源文件

*.cxx  ——C++源文件

*.cpp  ——C++源文件

*.C  ——C++源文件

*.s  ——不需要预处理的汇编文件

*.S  ——需要预处理的汇编文件

此外，用户可通过-x language说明文件的输入类型，此时可以不用以上的后缀规则。其中的language可为：

c    ——C源文件

c++     ——C++源文件

c-header    ——C头文件

cpp-output  ——经过预处理后的C源文件

c++-cpp-output  ——经过预处理后的C++源文件

assembler  ——不需要预处理的汇编文件

assembler-with-cpp  ——需要预处理的汇编文件

例如，编译一个不需要预处理的C程序：

 gcc –c –g –x  cpp-output test.c

gcc编译库：

gcc编译动态库.so：

gcc -fPIC -shared fun.c -o  libxx.so

编译静态库.a：

ar rcs libxx.a  fun.c

objcopy

objcopy被用来复制一个目标文件的内容到另一个文件中,可用于不同源文件的之间的格式转换

示例：objcopy –o binary –S elf_file bin_file

常用的选项:

input-file , outflie

输入和输出文件,如果没有outfile,则输出文件名为输入文件名

-l bfdname或—input-target=bfdname

用来指明源文件的格式,bfdname是BFD库中描述的标准格式名,如果没指明,则objcopy自己分析

-O bfdname 输出的格式

-F bfdname 同时指明源文件,目的文件的格式

-R sectionname 从输出文件中删除掉所有名为sectionname的段

-S 不从源文件中复制重定位信息和符号信息到目标文件中

-g 不从源文件中复制调试符号到目标文件中

参考链接：http://www.360doc.com/content/14/0509/09/17268421_376009916.shtml