GCC(GNU Compiler Collection)是Linux下最常用的C語言編譯器，是GNU項(xiàng)目中符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的編譯系統(tǒng),能夠編譯用C、C++和Object C等語言編寫的程序。同時(shí)它可以通過不同的前端模塊來支持各種語言，如Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等。

穿插一個(gè)玩笑： GNU意思是GNU’s not Unix而非角馬。然而GNU還是一個(gè)未拆分的連詞，這其實(shí)是一個(gè)源于hacker的幽默：GNU是一個(gè)回文游戲，第一個(gè)字母G是湊數(shù)的，你當(dāng)然可以叫他做ANU或者BNU。下面開始。

一.CC編譯程序過程分四個(gè)階段

◆ 預(yù)處理(Pre-Processing)

◆ 編譯(Compiling)

◆ 匯編(Assembling)

◆ 鏈接(Linking)

Linux程序員可以根據(jù)自己的需要讓GCC在編譯的任何階段結(jié)束轉(zhuǎn)去檢查或使用編譯器在該階段的輸出信息，或者對(duì)最后生成的二進(jìn)制文件進(jìn)行控制，以便通過加入不同數(shù)量和種類的調(diào)試代碼來為今后的調(diào)試做好準(zhǔn)備。如同其他的編譯器，GCC也提供了靈活而強(qiáng)大的代碼優(yōu)化功能，利用它可以生成執(zhí)行效率更高的代碼。

GCC提供了30多條警告信息和三個(gè)警告級(jí)別，使用它們有助于增強(qiáng)程序的穩(wěn)定性和可移植性。此外，GCC還對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的C和C++語言進(jìn)行了大量的擴(kuò)展，提高程序的執(zhí)行效率，有助于編譯器進(jìn)行代碼優(yōu)化，能夠減輕編程的工作量。

二.簡(jiǎn)單編譯命令

我們以Hello world程序來開始我們的學(xué)習(xí)。代碼如下：

/* hello.c */

#include?

int main(void)

{

printf ("Hello world!\n");

return 0;

}

1. 執(zhí)行如下命令：$ gcc -o hello hello.c

運(yùn)行如下 ： $ ./hello

輸出： Hello,world!

2. 我們也可以分步編譯如下：

(1) $ gcc –E hello.c -o hello.i

//預(yù)處理結(jié)束

//這時(shí)候你看一下hello.i ，可以看到插進(jìn)去了很多東西。

(2) $ gcc –S hello.i

//生成匯編代碼后結(jié)束

(3) $ gcc –c hello.c

或者：

$ gcc -c hello.c –o hello.o

或者：

$ gcc -c hello.i -o hello.o

//編譯結(jié)束

//生成 hello.o文件

(4) $ gcc hello.o –o hello.o

或者：

$ gcc –o hello hello.c

//鏈接完畢，生成可執(zhí)行代碼

3. 我們可以把幾個(gè)文件一同編譯生成同一個(gè)可執(zhí)行文件。

比如：一個(gè)工程有main.c foo.c def.c生成foo的可執(zhí)行文件。

編譯命令如下：

$ gcc –c main.c foo.c def.c –o foo

或者：

$ gcc –o foo main.c foo.c def.c

三.庫依賴

函數(shù)庫是一些頭文件(.h)和庫文件(.so或者.a)的集合。Linux下的大多數(shù)函數(shù)都默認(rèn)將頭文件放到/usr/include/目錄下，而庫文件則放到/usr/lib/目錄下，但并非絕對(duì)如此。因此GCC設(shè)有添加頭文件和庫文件的編譯選項(xiàng)開關(guān)。

1. 添加頭文件：-I

例如在/home/work/include/目錄下有編譯foo.c所需頭文件def.h，為了讓GCC能找到它們，就需要使用-I選項(xiàng)：

$ gcc foo.c -I /home/work/include/def.h -o foo

2. 添加庫文件：-L

例如在/home/work/lib/目錄下有鏈接所需庫文件libdef.so，為了讓GCC能找到它們，就需要使用-L選項(xiàng)：

$ gcc foo.c –L /home/work/lib –ldef.a –o foo

說明：-l選項(xiàng)指示GCC去連接庫文件libdef.so。Linux下的庫文件命名有一個(gè)約定，即庫文件以lib三個(gè)字母開頭，因?yàn)樗械膸煳募甲裱@個(gè)約定，故在用-l選項(xiàng)指定鏈接的庫文件名時(shí)可以省去lib三個(gè)字母。

題外語:

Linux下的庫文件分為動(dòng)態(tài)鏈接庫(.so文件)和靜態(tài)鏈接庫(.a文件)。GCC默認(rèn)為動(dòng)態(tài)庫優(yōu)先，若想在動(dòng)態(tài)庫和靜態(tài)庫同時(shí)存在的時(shí)候鏈接靜態(tài)庫需要指明為-static選項(xiàng)。比如上例中如還有一個(gè)libdef.a而你想鏈接libdef.a時(shí)候命令如下：

$ gcc foo.c –L /home/work/lib –static –ldef.a –o foo

四.代碼優(yōu)化

GCC提供不同程度的代碼優(yōu)化功能。開關(guān)選項(xiàng)是：-On，n取值為0到3。默認(rèn)為1。-O0表示沒有優(yōu)化，而-O3是最高優(yōu)化。優(yōu)化級(jí)別越高代碼運(yùn)行越快，但并不是所有代碼都能夠加載最高優(yōu)化，而應(yīng)該視具體情況而定。但一般都使用-O2選項(xiàng)，因?yàn)樗趦?yōu)化長(zhǎng)度、編譯時(shí)間和代碼大小之間，取得了一個(gè)比較理想的平衡點(diǎn)。

以下這段說的比較詳細(xì)：

編譯時(shí)使用選項(xiàng)-O可以告訴GCC同時(shí)減小代碼的長(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間，其效果等價(jià)于-O1。在這一級(jí)別上能夠進(jìn)行的優(yōu)化類型雖然取決于目標(biāo)處理器，但一般都會(huì)包括線程跳轉(zhuǎn)(Thread Jump)和延遲退棧(Deferred Stack Pops)兩種優(yōu)化。選項(xiàng)-O2告訴GCC除了完成所有-O1級(jí)別的優(yōu)化之外，同時(shí)還要進(jìn)行一些額外的調(diào)整工作，如處理器指令調(diào)度等。選項(xiàng)-O3則除了完成所有-O2級(jí)別的優(yōu)化之外，還包括循環(huán)展開和其它一些與處理器特性相關(guān)的優(yōu)化工作。通常來說，數(shù)字越大優(yōu)化的等級(jí)越高，同時(shí)也就意味著程序的運(yùn)行速度越快。

下面通過具體實(shí)例來感受一下GCC的代碼優(yōu)化功能,所用程序如清單3所示。

/* optimize.c */

#include

int main(void)

{

double counter;

double result;

double temp;

for (counter = 0;

counter < 2000.0 * 2000.0 * 2000.0 / 20.0 + 2020;

counter += (5 - 1) / 4) {

temp = counter / 1979;

result = counter;

}

printf("Result is %lf\n", result);

return 0;

}

首先不加任何優(yōu)化選項(xiàng)進(jìn)行編譯：

# gcc -Wall optimize.c -o optimize

借助Linux提供的time命令，可以大致統(tǒng)計(jì)出該程序在運(yùn)行時(shí)所需要的時(shí)間：

# time ./optimize

Result is 400002019.000000

real 0m14.942s

user 0m14.940s

sys 0m0.000s

接下去使用優(yōu)化選項(xiàng)來對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化處理：

# gcc -Wall -O optimize.c -o optimize

在同樣的條件下再次測(cè)試一下運(yùn)行時(shí)間：

# time ./optimize

Result is 400002019.000000

real 0m3.256s

user 0m3.240s

sys 0m0.000s

對(duì)比兩次執(zhí)行的輸出結(jié)果不難看出，程序的性能的確得到了很大幅度的改善，由原來的14秒縮短到了3秒。這個(gè)例子是專門針對(duì)GCC的優(yōu)化功能而設(shè)計(jì)的，因此優(yōu)化前后程序的執(zhí)行速度發(fā)生了很大的改變。盡管GCC的代碼優(yōu)化功能非常強(qiáng)大，但作為一名優(yōu)秀的Linux程序員，首先還是要力求能夠手工編寫出高質(zhì)量的代碼。如果編寫的代碼簡(jiǎn)短，并且邏輯性強(qiáng)，編譯器就不會(huì)做更多的工作，甚至根本用不著優(yōu)化。

優(yōu)化雖然能夠給程序帶來更好的執(zhí)行性能，但在如下一些場(chǎng)合中應(yīng)該避免優(yōu)化代碼：

◆ 程序開發(fā)的時(shí)候優(yōu)化等級(jí)越高，消耗在編譯上的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此在開發(fā)的時(shí)候最好不要使用優(yōu)化選項(xiàng)，只有到軟件發(fā)行或開發(fā)結(jié)束的時(shí)候，才考慮對(duì)最終生成的代碼進(jìn)行優(yōu)化。

◆ 資源受限的時(shí)候一些優(yōu)化選項(xiàng)會(huì)增加可執(zhí)行代碼的體積，如果程序在運(yùn)行時(shí)能夠申請(qǐng)到的內(nèi)存資源非常緊張（如一些實(shí)時(shí)嵌入式設(shè)備），那就不要對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)橛蛇@帶來的負(fù)面影響可能會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。

◆ 跟蹤調(diào)試的時(shí)候在對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，某些代碼可能會(huì)被刪除或改寫，或者為了取得更佳的性能而進(jìn)行重組，從而使跟蹤和調(diào)試變得異常困難。