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法運行。對于c編譯器，主要有3款。本文對于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充。如果你對本文內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、鏈接外部庫
庫是預(yù)編譯的目標(biāo)文件(object files)的集合，它們可被鏈接進程序。靜態(tài)庫以后綴為‘.a’的特殊的存檔文件(archive file)存儲。
標(biāo)準系統(tǒng)庫可在目錄 /usr/lib 與 /lib 中找到。比如，在類 Unix 系統(tǒng)中 C 語言的數(shù)學(xué)庫一般存儲為文件 /usr/lib/libm.a。該庫中函數(shù)的原型聲明在頭文件 /usr/include/math.h 中。C 標(biāo)準庫本身存儲為 /usr/lib/libc.a，它包含 ANSI/ISO C 標(biāo)準指定的函數(shù)，比如‘printf’。對每一個 C 程序來說，libc.a 都默認被鏈接。
下面的是一個調(diào)用數(shù)學(xué)庫 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;
}
嘗試單獨從該文件生成一個可執(zhí)行文件將導(dǎo)致一個鏈接階段的錯誤：
$ 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庫‘libc.a’中;除非被指定，編譯器也不會鏈接‘libm.a’。
為使編譯器能將 sin 鏈接進主程序‘calc.c’，我們需要提供數(shù)學(xué)庫‘libm.a’。一個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‘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器碼以及函數(shù)庫‘libm.a’中 sin 對應(yīng)的機器碼。
為避免在命令行中指定長長的路徑，編譯器為鏈接函數(shù)庫提供了快捷的選項‘-l’。例如，下面的命令
$ gcc -Wall calc.c -lm -o calc
與我們上面指定庫全路徑‘/usr/lib/libm.a’的命令等價。
一般來說，選項 -lNAME使鏈接器嘗試鏈接系統(tǒng)庫目錄中的函數(shù)庫文件 libNAME.a。一個大型的程序通常要使用很多 -l 選項來指定要鏈接的數(shù)學(xué)庫，圖形庫，網(wǎng)絡(luò)庫等。
二、編譯C++與Fortran
GCC 是 GNU 編譯器集合(GNU Compiler Collection)的首字母縮寫詞。GNU 編譯器集合包含 C，C++，Objective-C，F(xiàn)ortran，Java 和 Ada 的前端以及這些語言對應(yīng)的庫(libstdc++，libgcj，……)。
前面我們只涉及到 C 語言，那么如何用 gcc 編譯其他語言呢?本節(jié)將簡單介紹 C++ 和 Fortran 編譯的例子。
首先我們嘗試編譯簡單的 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
出錯了!!而且錯誤還很多，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++選項后，編譯竟然通過了，而且沒有任何警告。運行程序，結(jié)果如下：
$ ./hello
hello, world
通過上節(jié)，我們可以知道，-lstdc++ 選項用來通知鏈接器鏈接靜態(tài)庫 libstdc++.a。而從字面上可以看出，libstdc++.a 是C++ 的標(biāo)準庫，這樣一來，上面的問題我們就不難理解了──編譯 C++ 程序，需要鏈接 C++ 的函數(shù)庫 libstdc++.a。
編譯 C 的時候我們不需要指定 C 的函數(shù)庫，為什么 C++ 要指定呢?這是由于早期 gcc 是指 GNU 的 C 語言編譯器(GNU C Compiler)，隨著 C++，F(xiàn)ortran 等語言的加入，gcc的含義才變化成了 GNU 編譯器集合(GNU Compiler Collection)。C作為 gcc 的原生語言，故編譯時不需額外的選項。
不過幸運的是，GCC 包含專門為 C++ 、Fortran 等語言的編譯器前端。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之后的版本對應(yīng)的 Fortran 前端則改為 gfortran。下面我們先寫一個簡單的 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 來編譯 C++ 時，需要鏈接 C++ 標(biāo)準庫，那么用 gcc 編譯 Fortran時，命令該怎么寫呢?
$ gcc -Wall hello.f -o helloworld -lgfortran -lgfortranbegin
注意：上面這條命令與 gfortran 前端是等價的(g77 與此稍有不同)。其中庫文件 libgfortranbegin.a (通過命令行選項 -lgfortranbegin 被調(diào)用) 包含運行和終止一個 Fortran 程序所必須的開始和退出代碼。庫文件 libgfortran.a 包含 Fortran 底層的輸入輸出等所需要的運行函數(shù)。
對于 g77 來說，下面兩條命令是等價的(注意到 g77 對應(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
命令行中的兩個庫文件分別包含 Fortran 的開始和退出代碼以及 Fortran 底層的運行函數(shù)。
以上便是此次小編帶來的“c編譯器”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對本文講解的內(nèi)容具備一定的認知。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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