c編譯器技能提升，ubuntu下的gcc c編譯器講解(下篇)
c編譯器是編譯c程序的必備工具，缺少c編譯器情形下，c程序以及c++程序?qū)o(wú)法運(yùn)行。對(duì)于c編譯器，主要有3款。本文對(duì)于c編譯器的講解基于gcc c編譯器。此外，本文的gcc c編譯器為上篇文章的補(bǔ)充。如果你對(duì)本文內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、鏈接外部庫(kù)
庫(kù)是預(yù)編譯的目標(biāo)文件(object files)的集合，它們可被鏈接進(jìn)程序。靜態(tài)庫(kù)以后綴為‘.a’的特殊的存檔文件(archive file)存儲(chǔ)。
標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)庫(kù)可在目錄 /usr/lib 與 /lib 中找到。比如，在類(lèi) Unix 系統(tǒng)中 C 語(yǔ)言的數(shù)學(xué)庫(kù)一般存儲(chǔ)為文件 /usr/lib/libm.a。該庫(kù)中函數(shù)的原型聲明在頭文件 /usr/include/math.h 中。C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)本身存儲(chǔ)為 /usr/lib/libc.a，它包含 ANSI/ISO C 標(biāo)準(zhǔn)指定的函數(shù)，比如‘printf’。對(duì)每一個(gè) C 程序來(lái)說(shuō)，libc.a 都默認(rèn)被鏈接。
下面的是一個(gè)調(diào)用數(shù)學(xué)庫(kù) libm.a 中 sin 函數(shù)的的例子，創(chuàng)建文件calc.c：
#include
#include
int
main (void)
{
double x = sin (2.0);
printf ("The value of sin(2.0) is %f/n", x);
return 0;
}
嘗試單獨(dú)從該文件生成一個(gè)可執(zhí)行文件將導(dǎo)致一個(gè)鏈接階段的錯(cuò)誤：
$ gcc -Wall calc.c -o calc
/tmp/ccbR6Ojm.o: In function 'main':
/tmp/ccbR6Ojm.o(.text+0x19): undefined reference to ‘sin’
函數(shù) sin，未在本程序中定義也不在默認(rèn)庫(kù)‘libc.a’中;除非被指定，編譯器也不會(huì)鏈接‘libm.a’。
為使編譯器能將 sin 鏈接進(jìn)主程序‘calc.c’，我們需要提供數(shù)學(xué)庫(kù)‘libm.a’。一個(gè)容易想到但比較麻煩的做法是在命令行中顯式地指定它：
$ gcc -Wall calc.c /usr/lib/libm.a -o calc
函數(shù)庫(kù)‘libm.a’包含所有數(shù)學(xué)函數(shù)的目標(biāo)文件，比如sin,cos,exp,log及sqrt。鏈接器將搜索所有文件來(lái)找到包含 sin 的目標(biāo)文件。
一旦包含 sin 的目標(biāo)文件被找到，主程序就能被鏈接，一個(gè)完整的可執(zhí)行文件就可生成了：
$ ./calc
The value of sin(2.0) is 0.909297
可執(zhí)行文件包含主程序的機(jī)器碼以及函數(shù)庫(kù)‘libm.a’中 sin 對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼。
為避免在命令行中指定長(zhǎng)長(zhǎng)的路徑，編譯器為鏈接函數(shù)庫(kù)提供了快捷的選項(xiàng)‘-l’。例如，下面的命令
$ gcc -Wall calc.c -lm -o calc
與我們上面指定庫(kù)全路徑‘/usr/lib/libm.a’的命令等價(jià)。
一般來(lái)說(shuō)，選項(xiàng) -lNAME使鏈接器嘗試鏈接系統(tǒng)庫(kù)目錄中的函數(shù)庫(kù)文件 libNAME.a。一個(gè)大型的程序通常要使用很多 -l 選項(xiàng)來(lái)指定要鏈接的數(shù)學(xué)庫(kù)，圖形庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)庫(kù)等。
二、編譯C++與Fortran
GCC 是 GNU 編譯器集合(GNU Compiler Collection)的首字母縮寫(xiě)詞。GNU 編譯器集合包含 C，C++，Objective-C，F(xiàn)ortran，Java 和 Ada 的前端以及這些語(yǔ)言對(duì)應(yīng)的庫(kù)(libstdc++，libgcj，……)。
前面我們只涉及到 C 語(yǔ)言，那么如何用 gcc 編譯其他語(yǔ)言呢?本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹 C++ 和 Fortran 編譯的例子。
首先我們嘗試編譯簡(jiǎn)單的 C++ 的經(jīng)典程序 Hello world：
#include
int main(int argc,char *argv[])
{
std::cout << "hello, world/n";
return 0;
}
將文件保存為‘hello.cpp’，用 gcc 編譯，結(jié)果如下：
$ gcc -Wall hello.cpp -o hello
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__static_initialization_and_destruction_0(int, int)':
hello.cpp:(.text+0x23): undefined reference to `std::ios_base::Init::Init()'
/tmp/cch6oUy9.o: In function `__tcf_0':
hello.cpp:(.text+0x6c): undefined reference to `std::ios_base::Init::~Init()'
/tmp/cch6oUy9.o: In function `main':
hello.cpp:(.text+0x8e): undefined reference to `std::cout'
hello.cpp:(.text+0x93): undefined reference to `std::basic_ostream >& std::operator<< >(std::basic_ostream >&, char const*)'
/tmp/cch6oUy9.o:(.eh_frame+0x11): undefined reference to `__gxx_personality_v0'
collect2: ld returned 1 exit status
出錯(cuò)了!!而且錯(cuò)誤還很多，很難看懂，這可怎么辦呢?在解釋之前，我們先試試下面的命令：
$ gcc -Wall hello.cpp -o hello -lstdc++
噫，加上-lstdc++選項(xiàng)后，編譯竟然通過(guò)了，而且沒(méi)有任何警告。運(yùn)行程序，結(jié)果如下：
$ ./hello
hello, world
通過(guò)上節(jié)，我們可以知道，-lstdc++ 選項(xiàng)用來(lái)通知鏈接器鏈接靜態(tài)庫(kù) libstdc++.a。而從字面上可以看出，libstdc++.a 是C++ 的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，這樣一來(lái)，上面的問(wèn)題我們就不難理解了──編譯 C++ 程序，需要鏈接 C++ 的函數(shù)庫(kù) libstdc++.a。
編譯 C 的時(shí)候我們不需要指定 C 的函數(shù)庫(kù)，為什么 C++ 要指定呢?這是由于早期 gcc 是指 GNU 的 C 語(yǔ)言編譯器(GNU C Compiler)，隨著 C++，F(xiàn)ortran 等語(yǔ)言的加入，gcc的含義才變化成了 GNU 編譯器集合(GNU Compiler Collection)。C作為 gcc 的原生語(yǔ)言，故編譯時(shí)不需額外的選項(xiàng)。
不過(guò)幸運(yùn)的是，GCC 包含專(zhuān)門(mén)為 C++ 、Fortran 等語(yǔ)言的編譯器前端。于是，上面的例子，我們可以直接用如下命令編譯：
$ g++ -Wall hello.cpp -o hello
GCC 的 C++ 前端是 g++，而 Fortran 的情況則有點(diǎn)復(fù)雜：在 gcc-4.0 版本之前，F(xiàn)ortran 前端是 g77，而gcc-4.0之后的版本對(duì)應(yīng)的 Fortran 前端則改為 gfortran。下面我們先寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的 Fortran 示例程序：
C Fortran 示例程序
PROGRAM HELLOWORLD
WRITE(*,10)
10 FORMAT('hello, world')
END PROGRAM HELLOWORLD
將文件保存‘hello.f’，用 GCC 的 Fortran 前端編譯運(yùn)行該文件
$ gfortran -Wall hello.f -o hello
$ ./hello
hello, world
我們已經(jīng)知道，直接用 gcc 來(lái)編譯 C++ 時(shí)，需要鏈接 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，那么用 gcc 編譯 Fortran時(shí)，命令該怎么寫(xiě)呢?
$ gcc -Wall hello.f -o helloworld -lgfortran -lgfortranbegin
注意：上面這條命令與 gfortran 前端是等價(jià)的(g77 與此稍有不同)。其中庫(kù)文件 libgfortranbegin.a (通過(guò)命令行選項(xiàng) -lgfortranbegin 被調(diào)用) 包含運(yùn)行和終止一個(gè) Fortran 程序所必須的開(kāi)始和退出代碼。庫(kù)文件 libgfortran.a 包含 Fortran 底層的輸入輸出等所需要的運(yùn)行函數(shù)。
對(duì)于 g77 來(lái)說(shuō)，下面兩條命令是等價(jià)的(注意到 g77 對(duì)應(yīng)的 gcc 是 4.0 之前的版本)：
$ g77 -Wall hello.f -o hello
$ gcc-3.4 -Wall hello.f -o hello -lfrtbegin -lg2c
命令行中的兩個(gè)庫(kù)文件分別包含 Fortran 的開(kāi)始和退出代碼以及 Fortran 底層的運(yùn)行函數(shù)。
以上便是此次小編帶來(lái)的“c編譯器”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)本文講解的內(nèi)容具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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