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gcc/g++使用格式+各种选项,预处理/编译(分析树,编译优化,生成目标代码)/汇编/链接过程(函数库,动态链接)

news 2025/7/18 9:49:10

gcc/g++--编译器

介绍

使用格式

通用选项

编译选项

链接选项

程序编译过程

预处理(宏替换)

编译 (生成汇编)

分析树(parse tree)

编译优化

删除死代码

寄存器分配和调度

强度削弱

内联函数

生成目标代码

汇编 (生成二进制代码)

链接(生成可执行文件)

函数库

引入

介绍

动态链接

示例编辑

gcc/g++--编译器

介绍

是GNU编译器集合（GNU Compiler Collection）中的两个重要组件，用于编译和链接程序

使用格式

g++也一样

一般是:

通用选项

编译选项

eg:

链接选项

eg:

程序编译过程

预处理(宏替换)

预处理后,生成.i文件,可以通过-E选项拿到编译的中间过程中的.i文件

编译 (生成汇编)

从.i文件中,编译器会对其进行词法/语法/语义分析,并且会对代码进行优化
编译后生成.s文件,使用-S选项可以拿到这个.s文件

分析树(parse tree)

是一种用于表示源代码语法结构的树状数据结构,通常通过语法分析器生成
它反映了源代码中的各个语法元素（如关键字、运算符、变量、函数调用等）之间的嵌套关系，帮助编译器理解代码的结构并执行后续的编译步骤
它将源代码分解为一个个语法单元，然后根据编程语言的语法规则将这些单元组合成树状结构

编译优化

为了提高计算机程序的执行效率和性能,会进行编译优化

删除死代码

实际不会产生作用的代码:

执行不到的代码
执行的到但是没有用的代码(没有使用过的变量))

寄存器分配和调度

很多编译器会将 for循环的循环控制变量调度到寄存器访问(寄存器快!)

强度削弱

用执行时间较短的操作（指令）去代替一个耗时操作
下面的代码,由于需要使用的是计算的结果,因此中间数可以被替换掉(比如*变+):
#include <iostream> 
using namespace std; int main() 
{    int a1 = 5; int b1 = 17; int c1 = a1 * b1; cout << c1 << endl; // 强度削弱 int a2 = 5; int b2 = a2 << 4; int c2 = a2 + b2; cout << c2 << endl; return 0; 
} 
内联函数

除了编译器自动做出的优化,程序员在编写的时候也需要手动进行优化(因为编译器没有我们想的那么智能啦)

内联函数(将短小但常用的函数定义为内联函数(inline),可以减少函数调用开销)

但其实内联函数也可以被编译器自动识别并使用

生成目标代码

将经过语法分析和语义分析的源代码转化为目标代码，这个目标代码可以是汇编语言、中间代码或直接的机器代码，具体取决于编译器的设计和目标平台
代码生成器的主要任务是将 [高级编程语言的源代码] 翻译成 [目标平台的可执行代码]

汇编 (生成二进制代码)

中间过程也有很多,就不介绍了

链接(生成可执行文件)

函数库

引入

我们在使用库函数时,是直接调用+引用头文件
但是头文件中只有函数声明,那么实现在哪里呢?

介绍

函数库分为静态库和动态库
使用静态库的方式就是静态链接,使用动态库的方式就是动态链接
其中,静态库内存开销大,但不需要库文件,后缀.a
动态库开销很小,一份库文件可以被多个程序共享使用,所以一般都会使用动态链接,后缀.so

动态链接

当程序运行时，动态链接器会查找并加载所需的库，根据可执行文件中的引用信息，将库文件映射到进程的地址空间
动态链接器解析程序中的未解析引用，将其与库中的实际函数或符号关联起来
程序在运行过程中，会调用库中的函数或方法
并且,库是在运行时加载的，因此库的更新可以在不停止程序的情况下进行