gcc 使用说明

GCC rules你能想象使用封闭源代码的私有编译器编译自由软件吗？你怎么知道编译器在你的可执行文件中加入了什么？可能会加入各种后门和木马。

Ken Thompson是一个著名的黑客，他编写了一个编译器,当编译器编译自己时，就在'login'程序中留下后门和永久的木马。

请到这里阅读他对这个杰作的描述。

幸运的是，我们有了gcc。

当你进行configure; make; make install 时，gcc在幕后做了很多繁重的工作。

如何才能让gcc为我们工作呢？我们将开始编写一个纸牌游戏，不过我们只是为了演示编译器的功能，所以尽可能地精简了代码。

我们将从头开始一步一步地做，以便理解编译过程，了解为了制作可执行文件需要做些什么，按什么顺序做。

我们将看看如何编译C程序，以及如何使用编译选项让gcc按照我们的要求工作。

步骤（以及所用工具）如下：预编译(gcc -E)，编译(gcc)，汇编(as)，和连接(ld)。

开始...首先，我们应该知道如何调用编译器。

实际上，这很简单。

我们将从那个著名的第一个C 程序开始。

（各位老前辈，请原谅我）。

#include <stdio.h>int main(){printf("Hello World!\n");}把这个文件保存为game.c。

你可以在命令行下编译它：gcc game.c在默认情况下，C编译器将生成一个名为a.out 的可执行文件。

你可以键入如下命令运行它：a.outHello World每一次编译程序时，新的a.out 将覆盖原来的程序。

你无法知道是哪个程序创建了a.out。

我们可以通过使用-o 编译选项，告诉gcc我们想把可执行文件叫什么名字。

我们将把这个程序叫game，我们可以使用任何名字，因为C没有Java那样的命名限制。

gcc -o game game.cgameHello World到现在为止，我们离一个有用的程序还差得很远。

如果你觉得沮丧，你可以想一想我们已经编译并运行了一个程序。

因为我们将一点一点为这个程序添加功能，所以我们必须保证让它能够运行。

似乎每个刚开始学编程的程序员都想一下子编一个1000行的程序，然后一次修改所有的错误。

没有人，我是说没有人，能做到这个。

你应该先编一个可以运行的小程序，修改它，然后再次让它运行。

这可以限制你一次修改的错误数量。

另外，你知道刚才做了哪些修改使程序无法运行，因此你知道应该把注意力放在哪里。

这可以防止这样的情况出现：你认为你编写的东西应该能够工作，它也能通过编译，但它就是不能运行。

请切记，能够通过编译的程序并不意味着它是正确的。

下一步为我们的游戏编写一个头文件。

头文件把数据类型和函数声明集中到了一处。

这可以保证数据结构定义的一致性，以便程序的每一部分都能以同样的方式看待一切事情。

#ifndef DECK_H#define DECK_H#define DECKSIZE 52typedef struct deck_t{int card[DECKSIZE];/* number of cards used */int dealt;}deck_t;#endif /* DECK_H */把这个文件保存为deck.h。

只能编译.c 文件，所以我们必须修改game.c。

在game.c的第2行，写上#include "deck.h"。

在第5行写上deck_t deck;。

为了保证我们没有搞错，把它重新编译一次。

gcc -o game game.c如果没有错误，就没有问题。

如果编译不能通过，那么就修改它直到能通过为止。

预编译编译器是怎么知道deck_t 类型是什么的呢？因为在预编译期间，它实际上把"deck.h"文件复制到了"game.c"文件中。

源代码中的预编译指示以"#"为前缀。

你可以通过在gcc后加上-E 选项来调用预编译器。

gcc -E -o game_precompile.txt game.cwc -l game_precompile.txt3199 game_precompile.txt几乎有3200行的输出！其中大多数来自stdio.h 包含文件，但是如果你查看这个文件的话，我们的声明也在那里。

如果你不用-o 选项指定输出文件名的话，它就输出到控制台。

预编译过程通过完成三个主要任务给了代码很大的灵活性。

把"include"的文件拷贝到要编译的源文件中。

用实际值替代"define"的文本。

在调用宏的地方进行宏替换。

这就使你能够在整个源文件中使用符号常量（即用DECKSIZE表示一付牌中的纸牌数量），而符号常量是在一个地方定义的，如果它的值发生了变化，所有使用符号常量的地方都能自动更新。

在实践中，你几乎不需要单独使用-E 选项，而是让它把输出传送给编译器。

编译作为一个中间步骤，gcc把你的代码翻译成汇编语言。

它一定要这样做，它必须通过分析你的代码搞清楚你究竟想要做什么。

如果你犯了语法错误，它就会告诉你，这样编译就失败了。

人们有时会把这一步误解为整个过程。

但是，实际上还有许多工作要gcc去做呢。

汇编as 把汇编语言代码转换为目标代码。

事实上目标代码并不能在CPU上运行，但它离完成已经很近了。

编译器选项-c 把.c 文件转换为以.o 为扩展名的目标文件。

如果我们运行gcc -c game.c我们就自动创建了一个名为game.o的文件。

这里我们碰到了一个重要的问题。

我们可以用任意一个.c 文件创建一个目标文件。

正如我们在下面所看到的，在连接步骤中我们可以把这些目标文件组合成可执行文件。

让我们继续介绍我们的例子。

因为我们正在编写一个纸牌游戏，我们已经把一付牌定义为deck_t，我们将编写一个洗牌函数。

这个函数接受一个指向deck类型的指针，并把一付随机的牌装入deck类型。

它使用'drawn' 数组跟踪记录那些牌已经用过了。

这个具有DECKSIZE个元素的数组可以防止我们重复使用一张牌。

#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <time.h>#include "deck.h"static time_t seed = 0;void shuffle(deck_t *pdeck){/* Keeps track of what numbers have been used */int drawn[DECKSIZE] = {0};int i;/* One time initialization of rand */if(0 == seed){seed = time(NULL);srand(seed);}for(i = 0; i < DECKSIZE; i++){int value = -1;do{value = rand() % DECKSIZE;}while(drawn[value] != 0);/* mark value as used */drawn[value] = 1;/* debug statement */printf("%i\n", value);pdeck->card[i] = value;}pdeck->dealt = 0;return;}把这个文件保存为shuffle.c。

我们在这个代码中加入了一条调试语句，以便运行时，能输出所产生的牌号。

这并没有为我们的程序添加功能，但是现在到了关键时刻，我们看看究竟发生了什么。

因为我们的游戏还在初级阶段，我们没有别的办法确定我们的函数是否实现了我们要求的功能。

使用那条printf语句，我们就能准确地知道现在究竟发生了什么，以便在开始下一阶段之前我们知道牌已经洗好了。

在我们对它的工作感到满意之后，我们可以把那一行语句从代码中删掉。

这种调试程序的技术看起来很粗糙，但它使用最少的语句完成了调试任务。

以后我们再介绍更复杂的调试器。

请注意两个问题。

我们用传址方式传递参数，你可以从'&'（取地址）操作符看出来。

这把变量的机器地址传递给了函数，因此函数自己就能改变变量的值。

也可以使用全局变量编写程序，但是应该尽量少使用全局变量。

指针是C的一个重要组成部分，你应该充分地理解它。

我们在一个新的.c 文件中使用函数调用。

操作系统总是寻找名为'main'的函数，并从那里开始执行。

shuffle.c 中没有'main'函数，因此不能编译为独立的可执行文件。

我们必须把它与另一个具有'main'函数并调用'shuffle'的程序组合起来。

运行命令gcc -c shuffle.c并确定它创建了一个名为shuffle.o 的新文件。

编辑game.c文件，在第7行，在deck_t类型的变量deck 声明之后，加上下面这一行：shuffle(&deck);现在，如果我们还象以前一样创建可执行文件，我们就会得到一个错误gcc -o game game.c/tmp/ccmiHnJX.o: In function `main':/tmp/ccmiHnJX.o(.text+0xf): undefined reference to `shuffle'collect2: ld returned 1 exit status编译成功了，因为我们的语法是正确的。

但是连接步骤却失败了，因为我们没有告诉编译器'shuffle'函数在哪里。

那么，到底什么是连接？我们怎样告诉编译器到哪里寻找这个函数呢？连接连接器ld，使用下面的命令，接受前面由as 创建的目标文件并把它转换为可执行文件gcc -o game game.o shuffle.o这将把两个目标文件组合起来并创建可执行文件game.连接器从shuffle.o目标文件中找到shuffle 函数，并把它包括进可执行文件。

目标文件的真正好处在于，如果我们想再次使用那个函数，我们所要做的就是包含"deck.h" 文件并把shuffle.o 目标文件连接到新的可执行文件中。

象这样的代码重用是经常发生的。

虽然我们并没有编写前面作为调试语句调用的printf 函数，连接器却能从我们用#include <stdlib.h> 语句包含的文件中找到它的声明，并把存储在C库（/lib/libc.so.6）中的目标代码连接进来。

这种方式使我们可以使用已能正确工作的其他人的函数，只关心我们所要解决的问题。