GCC(gcc) 的不斷發(fā)展完善使許多商業(yè)編譯器都相形見絀， GCC 由 GNU 創(chuàng)始人 Richard Stallman首創(chuàng)，是 GNU 的標(biāo)志產(chǎn)品，由于 UNIX 平臺的高度可移植性， GCC 幾乎在各種常見的 UNIX 平臺上都有，即使是 Win32/DOS 也有 GCC 的移植。 比如說 SUN 的 Solaris 操作系統(tǒng)配置的編譯器就是GNU 的 GCC 。

GNU 軟件包括 C 編譯器 GCC ， C++ 編譯器 G++ ，匯編器 AS ，鏈接器 LD ，二進制轉(zhuǎn)換工具(OBJCOPY ， OBJDUMP) ，調(diào)試工具 (GDB ， GDBSERVER ， KGDB) 和基于不同硬件平臺的開發(fā)庫。

在 GNU GCC 支持下用戶可以使用流行的 C/C++ 語言開發(fā)應(yīng)用程序，滿足生成高效率運行代碼、易掌握的編程語言的用戶需求。

這些工具都是按 GPL 版權(quán)聲明發(fā)布，任何人可以從網(wǎng)上獲取全部的源代碼，無需使用任何費用。關(guān)于 GNU 和公共許可證協(xié)議的詳細(xì)資料， 讀者可以參看 GNU 網(wǎng)站的介紹，

http://www.gnu.org/home.html。

GNU 開發(fā)工具都是采用命令行的方式，用戶掌握起來相對比較困難，不如基于 Windows 系統(tǒng)的開發(fā)工具好用，但是 GNU 工具的復(fù)雜性是由于它更貼近編譯器和操作系統(tǒng)的底層，并提供了更大的靈活性。一旦學(xué)習(xí)和掌握了相關(guān)工具后，就了解了系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)知識。

運行于 Linux 操作系統(tǒng)下的自由軟件 GNU gcc 編譯器，不僅可以編譯 Linux 操作系統(tǒng)下運行的應(yīng)用程序，還可以編譯 Linux 內(nèi)核本身，甚至可以作交叉編譯，編譯運行于其它 CPU 上的程序。所以，在進行嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)時，這些工具得到了日益廣泛的應(yīng)用。

GCC 是 GNU 組織的免費 C 編譯器， Linux 的很多發(fā)布缺省安裝的就是這種。很多流行的自由軟件源代碼基本都能在 GCC 編譯器下編譯運行。 所以掌握 GCC 編譯器的使用無論是對于編譯系統(tǒng)內(nèi)核還是自己的應(yīng)用程序都是大有好處的。

下面通過一個具體的例子，學(xué)習(xí)如何使用 GCC 編譯器。

在 Linux 操作系統(tǒng)中，對一個用標(biāo)準(zhǔn) C 語言寫的源程序進行編譯，要使用 GNU 的 gcc 編譯器。

例如下面一個非常簡單的 Hello 源程序 (hello.c)：

/*******************************************************

* Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences

* File Name ： hello.c

* Description ： introduce how to compile a source file with gcc

* Author ： Xueyuan Nie

* Date ：

*******************************************************/

void main()

{

printf("Hello the world\n") ；

}

要編譯這個程序，我們只要在 Linux 的 bash 提示符下輸入命令：

$ gcc -o hello hello.c

gcc 編譯器就會生成一個 hello 的可執(zhí)行文件。在 hello.c 的當(dāng)前目錄下執(zhí)行 ./hello 就可以看到程序的輸出結(jié)果，在屏幕上打印出 “ Hello the world ” 的字符串來。

命令行中 gcc 表示是用 gcc 來編譯源程序；

-o outputfilename 選項表示要求編譯器生成文件名為 outputfilename 的可執(zhí)行文件，如果不指定 -o 選項，則缺省文件名是 a.out 。在這里生成指定文件名為 hello 的可執(zhí)行文件，而 hello.c 是我們的源程序文件。

gcc 是一個多目標(biāo)的工具。 gcc 最基本的用法是：

gcc [options] file... ，

其中的 option 是以 - 開始的各種選項， file 是相關(guān)的文件名。在使用 gcc 的時候，必須要給出必要的選項和文件名。 gcc 的整個編譯過程，實質(zhì)上是分四步進行的，每一步完成一個特定的工作，

這四步分別是：預(yù)處理，編譯，匯編和鏈接。它具體完成哪一步，是由 gcc 后面的開關(guān)選項和文件類型決定的。

清楚的區(qū)別編譯和連接是很重要的。編譯器使用源文件編譯產(chǎn)生某種形式的目標(biāo)文件 (objectfiles) 。在這個過程中，外部的符號引用并沒有被解釋或替換，然后我們使用鏈接器來鏈接這些目標(biāo)文件和一些標(biāo)準(zhǔn)的頭文件，最后生成一個可執(zhí)行文件。在這個過程中，一個目標(biāo)文件中對別的文件中的符號的引用被解釋，并報告不能被解釋的引用，一般是以錯誤信息的形式報告出來。

gcc 編譯器有許多選項，但對于普通用戶來說只要知道其中常用的幾個就夠了。在這里為讀者列出幾個最常用的選項：

-o 選項表示要求編譯器生成指定文件名的可執(zhí)行文件；

-c 選項表示只要求編譯器進行編譯，而不要進行鏈接，生成以源文件的文件名命名但把其后綴由 .c 或 .cc 變成 .o 的目標(biāo)文件；

-g 選項要求編譯器在編譯的時候提供以后對程序進行調(diào)試的信息；

-E 選項表示編譯器對源文件只進行預(yù)處理就停止，而不做編譯，匯編和鏈接；

-S 選項表示編譯器只進行編譯，而不做匯編和鏈接；

-O 選項是編譯器對程序提供的編譯優(yōu)化選項，在編譯的時候使用該選項，可以使生成的執(zhí)行文件的執(zhí)行效率提高；

-Wall 選項指定產(chǎn)生全部的警告信息。

如果你的源代碼中包含有某些函數(shù)，則在編譯的時候要鏈接確定的庫，比如代碼中包含了某些數(shù)學(xué)函數(shù)，在 Linux 下，為了使用數(shù)學(xué)函數(shù)，必須和數(shù)學(xué)庫鏈接，為此要加入 -lm 選項。也許有讀者會問，前面那個例子使用 printf 函數(shù)的時候為何沒有鏈接庫呢？在 gcc 中對于一些常用函數(shù)的實現(xiàn)， gcc 編譯器會自動去鏈接一些常用庫，這樣用戶就沒有必要自己去指定了。有時候在編譯程序的時候還要指定庫的路徑，這個時候要用到編譯器的 -L 選項指定路徑。比如說我們有一個庫在/home/hoyt/mylib 下，這樣我們編譯的時候還要加上 -L/home/hoyt/mylib 。對于一些標(biāo)準(zhǔn)庫來說，沒有必要指出路徑。只要它們在起缺省庫的路徑下就可以了， gcc 在鏈接的時候會自動找到那些庫的。

GNU 編譯器生成的目標(biāo)文件缺省格式為 elf(executive linked file) 格式，這是 Linux 系統(tǒng)所采用的可執(zhí)行鏈接文件的通用文件格式。 elf 格式由若干段 (section) 組成，如果沒有特別指明，由標(biāo)準(zhǔn) c 源代碼生成的目標(biāo)文件中包含以下段： .text( 正文段 ) 包含程序的指令代碼， .data( 數(shù)據(jù)段 ) 包含固定的數(shù)據(jù)，如常量，字符串等， .bss( 未初始化數(shù)據(jù)段 ) 包含未初始化的變量和數(shù)組等。

讀者若想知道更多的選項及其用法，可以查看 gcc 的幫助文檔，那里有許多對其它選項的詳細(xì)說明。

當(dāng)改變了源文件 hello.c 后，需要重新編譯它：

$ gcc -c hello.c

然后重新鏈接生成：

$ gcc – o hello.o

對于本例，因為只含有一個源文件，所以當(dāng)改動了源碼后，進行重新的編譯鏈接的過程顯得并不是太繁瑣，但是，如果在一個工程中包含了若干的源碼文件，而這些源碼文件中的某個或某幾個又被其他源碼文件包含，那么，如果一個文件被改動，則包含它的那些源文件都要進行重新編譯鏈接，工作量是可想而知的。幸運的是， GNU 提供了使這個步驟變得簡單的工具，就是下面要介紹給大家的 GNU Make 工具。

GNU Make

make 是負(fù)責(zé)從項目的源代碼中生成最終可執(zhí)行文件和其他非源代碼文件的工具。 make 命令本身可帶有四種參數(shù)：標(biāo)志、宏定義、描述文件名和目標(biāo)文件名。

其標(biāo)準(zhǔn)形式為：

make [flags] [macro definitions] [targets]

Unix 系統(tǒng)下標(biāo)志位 flags 選項及其含義為：

-f file 指定 file 文件為描述文件，如果 file 參數(shù)為 '-' 符，那么描述文件指向標(biāo)準(zhǔn)輸入。如果沒有 '-f' 參數(shù)，則系統(tǒng)將默認(rèn)當(dāng)前目錄下名為 makefile 或者名為 Makefile 的文件為描述文件。在Linux 中， GNU make 工具在當(dāng)前工作目錄中按照 GNUmakefile 、 makefile 、 Makefile 的順序搜索makefile 文件。

-i 忽略命令執(zhí)行返回的出錯信息。

-s 沉默模式，在執(zhí)行之前不輸出相應(yīng)的命令行信息。

-r 禁止使用隱含規(guī)則。

-n 非執(zhí)行模式，輸出所有執(zhí)行命令，但并不執(zhí)行。

-t 更新目標(biāo)文件。

-q make 操作將根據(jù)目標(biāo)文件是否已經(jīng)更新返回 "0" 或非 "0" 的狀態(tài)信息。

-p 輸出所有宏定義和目標(biāo)文件描述。

-d Debug 模式，輸出有關(guān)文件和檢測時間的詳細(xì)信息。

Linux 下 make 標(biāo)志位的常用選項與 Unix 系統(tǒng)中稍有不同，下面只列出了不同部分：

-c dir 在讀取 makefile 之前改變到指定的目錄 dir 。

-I dir 當(dāng)包含其他 makefile 文件時，利用該選項指定搜索目錄。

-h help 文擋，顯示所有的 make 選項。

-w 在處理 makefile 之前和之后，都顯示工作目錄。

通過命令行參數(shù)中的 target ，可指定 make 要編譯的目標(biāo)，并且允許同時定義編譯多個目標(biāo)，操作時按照從左向右的順序依次編譯 target 選項中指定的目標(biāo)文件。如果命令行中沒有指定目標(biāo)，則系統(tǒng)默認(rèn) target 指向描述文件中第一個目標(biāo)文件。

make 如何實現(xiàn)對源代碼的操作是通過一個被稱之為 makefile 的文件來完成的，在下面的小節(jié)里，主要向讀者介紹一下 makefile 的相關(guān)知識。

makefile 基本結(jié)構(gòu)

GNU Make 的主要工作是讀一個文本文件 makefile 。 makefile 是用 bash 語言寫的， bash 語言是很像 BASIC 語言的一種命令解釋語言。這個文件里主要描述了有關(guān)哪些目標(biāo)文件是從哪些依賴文件中產(chǎn)生的，是用何種命令來進行這個產(chǎn)生過程的。有了這些信息， make 會檢查磁盤的文件，如果目標(biāo)文件的日期 ( 即該文件生成或最后修改的日期 ) 至少比它的一個依賴文件日期早的話， make 就會執(zhí)行相應(yīng)的命令，以更新目標(biāo)文件。

makefile 一般被稱為 “makefile” 或 “Makefile” 。還可以在 make 的命令行中指定別的文件名。如果沒有特別指定的話， make 就會尋找 “makefile” 或 “Makefile” ，所以為了簡單起見，建議讀者使用這兩名字。如果要使用其他文件作為 makefile ，則可利用類似下面的 make 命令選項指定 makefile 文件：

$ make -f makefilename

一個 makefile 主要含有一系列的規(guī)則，如下：

目標(biāo)文件名: 依賴文件名

(tab 鍵 ) 命令

第一行稱之為規(guī)則，第二行是執(zhí)行規(guī)則的命令，必須要以 tab 鍵開始。

下面舉一個簡單的 makefile 的例子。

executable : main.o io.o

gcc main.o io.o -o executable

main.o : main.c

gcc -Wall -O -g -c main.c -o main.o

io.o : io.c

gcc -Wall -O -g -c io.c -o io.o

這是一個最簡單的 makefile ， make 從第一條規(guī)則開始， executable 是 makefile 最終要生成的目標(biāo)文件。給出的規(guī)則說明 executable 依賴于兩個目標(biāo)文件 main.o 和 io.o ，只要 executable 比它依賴的文件中的任何一個舊的話，下一行的命令就會被執(zhí)行。但是，在檢查文件 main.o 和 io.o 的日期之前，它會往下查找那些把 main.o 或 io.o 做為目標(biāo)文件的規(guī)則。 make 先找到了關(guān)于 main.o 的規(guī)則，該目標(biāo)文件的依賴文件是 main.c 。 makefile 后面的文件中再也找不到生成這個依賴文件的規(guī)則了。此時， make 開始檢查磁盤上這個依賴文件的日期，如果這個文件的日期比 main.o 日期新的話，那么這個規(guī)則下面的命令 gcc -c main.c – o main.o 就會執(zhí)行，以更新文件 main.o 。同樣 make 對文件 io.o 做類似的檢查，它的依賴文件是 io.c ，對 io.o 的處理和 main.o 類似。現(xiàn)在， 再回到第一個規(guī)則處，如果剛才兩個規(guī)則中的任何一個被執(zhí)行，最終的目標(biāo)文件executable 都需要重建 ( 因為 executable 所依賴的其中一個 .o 文件就會比它新 ) ，因此鏈接命令就會被執(zhí)行。

有了 makefile ，對任何一個源文件進行修改后，所有依賴于該文件的目標(biāo)文件都會被重新編譯 ( 因為 .o 文件依賴于 .c 文件 ) ，進而最終可執(zhí)行文件會被重新鏈接 ( 因為它所依賴的 .o 文件被改變了 ) ，再也不用手工去一個個修改了。