gcc介绍

编译系统（过程）

编译过程是将源代码转换成可执行文件的几个步骤的集合。每一步生成不同类型的文件，这些文件在最终的可执行程序中扮演不同的角色。以下是详细的步骤以及每个阶段产生的文件的作用：

1. 预处理（Preprocessing）

命令: gcc -E test.c -o test.i

文件: test.i

作用:

预处理器处理 #include、#define 和其他预处理指令。
结果是一个展开的源文件，其中所有的宏已被展开，包含文件已被插入。

2. 编译（Compilation）

命令: gcc -S test.i -o test.s

文件: test.s

作用: - 编译器将预处理过的源文件（通常是 .i 文件，但可以直接使用 .c 文件）转换成汇编语言代码。 - 生成的汇编文件包含目标平台的汇编指令，但尚未转换为机器代码。

3. 汇编（Assembling）

命令: gcc -c test.s -o test.o

文件: test.o

作用: - 汇编器将汇编语言代码（.s 文件）转换为机器代码。 - 生成的目标文件（.o 文件）包含机器代码以及与程序相关的其他信息，如符号表和重定位信息。 - 目标文件尚未完全链接为可执行文件。它是可以被其他目标文件链接的中间文件。

4. 链接（Linking）

命令: gcc test.o -o test

文件: test

作用: - 链接器将一个或多个目标文件（.o 文件）和可能的库文件链接成一个最终的可执行文件。 - 处理符号解析和重定位。符号解析涉及到解决目标文件中引用的外部符号（例如库函数）的地址。 - 生成的可执行文件可以直接在操作系统上运行。

中间文件总结

.i 文件（预处理输出）:
- 包含展开的源代码，所有宏和包含文件都被处理。
- 用于检查预处理后的代码是否正确。
.s 文件（汇编代码）:
- 包含汇编语言的源代码，描述了机器指令。
- 用于查看编译器生成的汇编代码。
.o 文件（目标文件）:
- 包含机器代码、符号表、重定位信息等。
- 用于最终的链接步骤，是编译的中间产物。
可执行文件（通常没有文件扩展名）:
- 包含最终的机器代码，可以直接运行。
- 经过链接器处理，所有符号都被解析，重定位信息已处理。

例子总结

假设 test.c 内容如下：

void f() {
    // 空实现
}

int main() {
    return 0;
}

预处理: gcc -E test.c -o test.i
编译: gcc -S test.c -o test.s
汇编: gcc -c test.c -o test.o
链接: gcc test.c -o test

解释: - test.i 是预处理后的源代码。 - test.s 是编译生成的汇编代码。 - test.o 是编译生成的目标文件。 - test 是最终生成的可执行文件，可以运行。

gcc 相关命令用法

GCC（GNU Compiler Collection）是一个强大的编译器，支持多种编程语言。以下是一些常用的 GCC 命令和选项，特别是用于编译 C 程序以及生成汇编文件的相关选项：

编译 C 程序

编译并链接
1
gcc -o output_executable source.c
- -o output_executable：指定输出可执行文件的名称。
- source.c：源文件。
仅编译，不链接
1
gcc -c source.c
- -c：只编译源代码，==不链接==生成可执行文件。这会生成一个目标文件（source.o）。

生成汇编文件

生成汇编代码
1
gcc -S source.c
- -S：将源代码编译为汇编代码，而不是目标文件。生成的汇编文件扩展名通常为 .s。

预处理

仅进行预处理
1
gcc -E source.c -o source.i
- -E：仅执行预处理，并将结果输出到指定文件。

显示编译信息

显示编译过程中调用的命令
1
gcc -v source.c
- -v：显示编译过程中的详细信息。
显示预定义宏
1
gcc -dM -E - < /dev/null
- -dM：显示所有预定义的宏。
- -E：执行预处理。

优化选项

优化代码

1
2
3

gcc -O1 source.c -o output_executable
gcc -O2 source.c -o output_executable
gcc -O3 source.c -o output_executable

-O1, -O2, -O3：分别表示不同级别的优化。

调试信息

生成调试信息
1
gcc -g source.c -o output_executable
- -g：生成调试信息，用于调试器（如 gdb）。

其他常用选项

定义宏
1
gcc -DNAME=value source.c -o output_executable
- -DNAME=value：定义一个预处理宏。
包含目录
1
gcc -I/path/to/include source.c -o output_executable
- -I/path/to/include：指定额外的头文件搜索路径。
链接库
1
gcc -L/path/to/lib -lname source.c -o output_executable
- -L/path/to/lib：指定库文件搜索路径。
- -lname：链接名为 libname.so 或 libname.a 的库。

实例

假设有一个简单的 C 程序文件 main.c，我们可以使用以下命令：

编译并链接生成可执行文件
1
gcc -o my_program main.c
生成汇编文件
1
gcc -S main.c
仅编译为目标文件
1
gcc -c main.c
进行优化编译
1
gcc -O2 -o my_program main.c
生成带有调试信息的可执行文件
1
gcc -g -o my_program main.c

这些命令和选项可以帮助你在不同的场景下灵活使用 GCC 编译器。

objdump 和 hexdump 是两个在软件开发和分析中非常有用的命令行工具。它们用于处理和查看二进制文件的内容，但用途和输出方式不同。下面是这两个命令的详细介绍及示例说明。

相关常用的代码分析工具

objdump

objdump 是一个用于显示二进制文件的内容的工具，尤其是可执行文件、目标文件和库文件。它可以显示反汇编代码、符号表、段信息等。objdump 常用于调试和逆向工程。

常用选项

-d：反汇编可执行文件或目标文件的代码。
-S：在反汇编代码中插入源代码（如果可用）。
-t：显示符号表。
-h：显示段头信息。
-x：显示所有头信息。

示例

假设有一个简单的 C 文件 hello.c：

#include <stdio.h>

void hello() {
    printf("Hello, World!\n");
}

int main() {
    hello();
    return 0;
}

编译成可执行文件 hello：

1	`gcc -o hello hello.c`

使用 objdump 查看反汇编代码：

1	`objdump -d hello`

输出可能如下所示（部分）：

hello:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000001139 <hello>:
    1139:       55                      push   %rbp
    113a:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
    113d:       bf 00 00 00 00          mov    $0x0,%edi
    1142:       e8 00 00 00 00          callq  0 <puts@plt>
    1147:       90                      nop
    1148:       5d                      pop    %rbp
    1149:       c3                      retq

000000000000114a <main>:
    114a:       55                      push   %rbp
    114b:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
    114e:       e8 f0 ff ff ff          callq  1139 <hello>
    1153:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
    1158:       5d                      pop    %rbp
    1159:       c3                      retq

hexdump

hexdump 是一个用于查看文件的十六进制表示的工具。它可以显示文件内容的十六进制值及其对应的 ASCII 字符。hexdump 常用于查看和分析二进制文件或数据文件的内容。

常用选项

-C：以十六进制和 ASCII 字符显示文件内容。
-n：指定读取的字节数。
-v：显示所有行（默认情况下，连续相同的行会被压缩）。

示例

假设有一个文本文件 example.txt，内容如下：

1	`Hello, World!`

使用 hexdump 查看其十六进制表示：

1	`hexdump -C example.txt`

输出可能如下所示：

1 2	`00000000 48 65 6c 6c 6f 2c 20 57 6f 72 6c 64 21 0a \|Hello, World!.\| 0000000e`

其中，左侧是文件的偏移地址，中间是文件内容的十六进制表示，右侧是对应的 ASCII 字符。

总结

objdump：用于分析和反汇编二进制文件，适合调试和逆向工程。
hexdump：用于查看文件的十六进制表示，适合查看和分析文件的低级内容。

这两个工具在不同的情况下都有很大的用处，可以帮助开发者和分析人员更好地理解和处理二进制文件。

c 程序中内联汇编代码

在 C 程序中插入汇编代码有两种主要的方法：内联汇编（Inline Assembly） 和 汇编语言文件（Assembly Language Files）。这两种方法允许在 C 程序中嵌入汇编代码，但它们的用法和应用场景有所不同。下面是对这两种方法的详细说明：

1. 内联汇编（Inline Assembly）

内联汇编允许在 C 代码中直接嵌入汇编指令。这种方法适用于在 C 程序中需要插入少量汇编代码的情况。它使得在一个 C 函数中直接嵌入汇编代码成为可能。

语法

在 GCC 中，内联汇编使用 __asm__ 或 asm 关键字。可以使用以下语法：

1	`asm("assembly code" : output operands : input operands : clobbered registers);`

"assembly code": 要插入的汇编代码。
output operands: 说明汇编代码将写入哪些 C 变量（如果有的话）。
input operands: 说明汇编代码将读取哪些 C 变量（如果有的话）。
clobbered registers: 说明汇编代码将修改哪些寄存器（如果有的话）。

示例

下面是一个在 C 代码中使用内联汇编的示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    int a = 10;
    int b;
    
    // 内联汇编代码：将 a 的值加到 b 中
    asm("addl %1, %0" : "=r" (b) : "r" (a), "0" (b));
    
    printf("The result is %d\n", b);
    return 0;
}

解释: - addl %1, %0 是要执行的汇编指令，将 a 的值加到 b 中。 - "=r" (b) 表示 b 是一个输出操作数，使用一个通用寄存器。 - "r" (a) 表示 a 是一个输入操作数，也使用一个通用寄存器。 - "0" (b) 表示 b 在汇编代码中也是一个输入操作数，但也用作输出操作数，0 表示它是输出操作数的寄存器的相同位置。

2. 汇编语言文件（Assembly Language Files）

汇编语言文件是使用汇编语言编写的独立文件，通常具有 .s 或 .asm 扩展名。这种方法适用于需要大量汇编代码或需要将汇编代码与 C 代码分开的情况。

使用方法

创建汇编语言文件:

创建一个名为 example.s 的汇编文件，内容如下：
1
2
3
4
5
.global my_function .text my_function: movl $42, %eax ret
解释:
- .global my_function 将 my_function 声明为全局符号，使其可以被其他文件引用。
- movl $42, %eax 将值 42 加载到寄存器 %eax。
- ret 返回到调用函数的地方。

在 C 程序中声明和调用汇编函数:

#include <stdio.h>

extern int my_function();

int main() {
    int result = my_function();
    printf("The result is %d\n", result);
    return 0;
}

编译和链接:

编译和链接汇编语言文件和 C 文件：
1
2
gcc -c example.s -o example.o gcc -o main main.c example.o
这将生成可执行文件 main，其中包含汇编和 C 代码的混合。

总结

内联汇编：直接在 C 代码中插入汇编指令，适用于少量汇编代码和需要直接与 C 变量交互的场景。
汇编语言文件：将汇编代码放在独立文件中，适用于较复杂的汇编代码或需要与多个 C 文件分开的情况。

这两种方法各有其优点和适用场景，可以根据具体需求选择使用。

编程 > 编译器

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gcc介绍

http://example.com/2024/09/07/gcc介绍/

作者

JunBin Liang

发布于

2024年9月7日

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