第四章GCC程序开发工具(二)

条件编译

#ifndef __GETARG_H__ #define __GETARG_H__ #endif
编译、汇编、连接


从C语言到最终的可执行程序，主要分成 两个阶段： 将各个C语言的源文件生成目标文件(*.o); 将各个目标文件进行连接生成可执行程 序。
第一步：生成目标文件

补充：库文件

库是一组预先编译好的函数的集合，这些函数 都是按照可重用的原则编写的。它们通常由一 组相互关联的函数组成并执行某项常见的任务。 例如：数学库
标准系统库文件一般存储在/lib 和 /usr/lib 目 录中。C语言编译器（实际上时连接程序）需 要知道要搜索哪些库文件，默认情况下，它只 搜索标准C语言库。
GCC 的二进制工具
$nm [option(s)] [file(s)] $nm getarg.o writeinfo.o main.o P57 strip (删除符号) strip 工具用于删除文件中的符号。使用strip 既可以 删除目标文件中的某个符号，也可以删除整个节。使 用strip,至少要有一个输入文件，也可以输入一个文件 列表。 $strip <option(s)> in-file(s) $strip test –o test_stripped test_stripped 是被删除了符号的可执行程序，使 用 $nm test_stripped 查看。

GCC 生成可执行程序的步骤：

分成四步：
预处理：生成.i 文件（预处理器cpp）。 编译：将预处理后文件转换成汇编语言，即生 成.s文件(编译器gcc)； 汇编：由汇编代码生成目标代码，即机器代码， 生成.o 文件（汇编器as）; 连接：由各个文件的目标代码，生成可执行程序 （链接器ld）
GCC 重要的参数选项
这个过程在一步中完成编译、汇编和连接。 注： 使用-o 可以指定输出的文件名称，如 果不指定，将使用默认的文件名a.out
补充：main 函数的两个参数

main 参数 C语言中的main函数，一般会带有两个 参数int main(int argc,char *argv[])，这 是一个典型的main 函数的声明。这是为 了在执行程序时需要向程序传递参数， 参数argc代表了输入参数的个数，char *argv[] 表示传入的参数的字符串，是一 个字符串指针数组。


静态库的一个缺点是，当我们同时运行 许多应用程序并且它们都来自同一个函 数库的函数时，就会在内存中有同一函 数的多份拷贝，在程序文件自身中也有 多份同样的拷贝。这将占用的内存和磁 盘空间。 Linux系统支持共享库，它克服了上述不 足。

共享库的保存位置与静态库是一样的， 但共享库有不同的文件名后缀。在典型 的Linux系统中，标准的数学库的共享版 本是/usr/lib/libm.so
共享库的使用


程序使用共享库时，它的链接方式：它本省不 再包含函数代码，而是引用运行时可访问的共 享代码。当编译好的程序被装载到内存中执行 时，函数引用被解析并产生对共享库的调用， 如果有必要共享库才被加载到内存中。 这样系统可只保留共享库的一份拷贝并供许多 应用程序同时使用，并且在磁盘上也仅保存一 份。另一个好处是共享库的更新可以独立于依 赖它的程序。

库文件遵循的规范
需要在命令行中明确指定 .a 代表传统的静态函数库。 .so代表共享函数库。 函数库通常以静态库和共享库两种格式存 在($ ls /usr/lib 查看)。

库函数的使用




通过完整的路径名或用-l标志指示编译器要搜 索的库文件。 $gcc example.c -o example /usr/lib/libm.a 这条命令指示编译器编译文件example.c，将 编译产生的程序文件命名为example,并且除搜 索标准的函数库外，还搜索数学库已解决函数 引用问题。 或: $gcc –o example example -lm （P26） 注：-lm （字母l与m 之间没有空格）

objdump

可以将二进制的文件反汇编 $ objdump –D getarg.o
objcopy (复制目标文件)

Objcopy 工具用来对某种格式的目标文 件内容进行转换，输出为另一种格式的 目标文件。

虽然库文件和头文件一样，通常都保存 在标准位置，但我们也可以通过 –L 选项 为编译器增加库的搜索路径。
静态库（也称为归档文件 .a ）


函数库最简单的形式是一组处于“准备好使用” 状态的目标文件。当程序需要使用函数库中的 某个函数时，它包含一个声明该函数的头文件。 编译器和链接器负责将程序代码和函数库结合 在一起组成一个单独的可执行文件。 可以容易地创建和维护自己的静态库，只要使 用ar(代表archive ,即建立归档文件)程序和gcc –c 命令对函数分别进行编译。



$gcc –pipe –g –Wall –I. –c -o getarg.o getarg.c $gcc –pipe –g –Wall –I. –c –o writeinfo.o writeinfo.c $gcc –pipe –g –Wall –I. –c –o main.o main.c
第二步：连接三个目标文件， 生成可执行文件
动态库的生成(*.so)


$ gcc –shared –Wall –g getarg.o writeinfo.o –o libtest_d.so 生成动态库的命令本身也是一个链接过 程，主要使用 –shared 参数，指定生成 动态库libtest_d.so。
4.3 GCC 的二进制工具

第四章 GCC程序开发工具
2. 使用GCC编译-连接程序，生成可执
3.
行文件、静态库、动态库 二进制工具的基本使用方法
1. GCC工具的组成
4.1 GNU工具综述
在Linux中，GNU Tools 是跨平台编译器 的集合； GCC 对默认文件的处理包含了文本文件 和二进制文件两种：文本文件 （*.c,*.h,*.s） 二进制文件 *.o ;*.so;*.a 回忆一下实验中*.o 代表什么文件？
静态库示例



foo.c fun.c main.c $gcc -c foo.c fun.c $ls *.o 创建一个库文件 $ar crv libmy.a foo.o fun.o
运行包含自己的库程序

$gcc –o main main.o –L. -lmyfun
共享库（动态库）
1. ar(归档工具) 2.readelf (读取ELF格式文件信息)


Readelf 用来显示ELF格式文件的信息，可通过 参数选项来控制显示哪些特定信息。 $readelf <option(s)> elf-file(s) $readelf –h main.o
GCC的二进制工具


strings (查看字符串) $strings [option(s)] [file(s)] $ strings main.o nm (显示符号信息) nm工具用于显示文件中的符号，可以 用于各种ELF格式的文件。使用nm查看 前面的目标文件，将显示符号及其相关 内容。

$gcc –Wall –g getarg.o writeinfo.o main.o –o test
另一种连接方法:静态连接
静态连接，即使用GCC生成静态连接的可执行 程序。 $gcc –Wall –g getarg.o writeinfo.o main.o – static –o test_static 说明：生成静态连接的程序的区别在于需要增加 -static 选项。相比动态连接的程序， test_static 将程序中使用到的库函数都纳入文 件之中，既包含所有使用的库函数。这时生成 的程序要比使用动态连接方式生成的程序大得 多，但是在运行过程中不需要再加载这些库。

-E 预处理 -S 编译 -c汇编 见P41 P42
GCC的编译和连接
工程示例 包含5个文件： getarg.h:头文件 getarg.c:源文件 writeinfo.h:头文件 writeinfo.c:源文件 main.c:源文件，包含maig.c writeinfo.c main.c

strip

$file test test_stripped 比较显示的结果：test “not stripped”, 而 test_stripped 为“stripped”。前者是 没有删除符号的程序，后者是删除符号 的程序。
Objdump (显示目标文件信息)
objdump 用于显示一个或多个目标文件 的信息，由其选项来控制显示哪些特定 的信息。 $objdump <option(s)> <file(s)> objdump 简单应用是使用 –h 参数查看 ELF文件的头信息。 $objdump –h main.o