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linux入门四：Linux 编译器

news 2025/7/8 2:21:18

一、C 语言编译器 GCC：开启编程之旅

1.1 GCC 安装：一站式工具链

GCC（GNU Compiler Collection）是 Linux 下最常用的 C/C++ 编译器，支持多种编程语言。安装命令（适用于 Debian/Ubuntu 系统）：

sudo apt-get install build-essential

build-essential 包包含 GCC、G++、make 等开发工具，一次安装即可满足基本编译需求。

1.2 GCC 基础使用：从源码到可执行文件

编译单个 C 文件

# 默认生成 a.out 可执行文件（推荐显式指定输出名）

gcc main.c

# 显式指定输出文件名（更规范）

gcc main.c -o main # 生成 main 可执行文件（Linux 下无需 .exe 后缀）

gcc main.c -o main.exe # 也可添加 .exe 后缀（兼容 Windows 习惯）

运行可执行文件

# 当前目录执行（需加 ./ 表示当前路径）

./main # 执行当前目录的 main 文件

/home/user/main # 执行绝对路径下的文件

1.3 编译四步法：深入理解编译过程

C 程序的编译分为 预处理、编译、汇编、链接 四个阶段，GCC 可通过选项控制每个阶段。

1. 预处理（Preprocessing）

作用：处理 #include 头文件、#define 宏定义等。

命令：

gcc -E main.c -o main.i # 生成预处理后的文本文件 main.i（无宏和头文件展开）

2. 编译（Compilation）

作用：将预处理后的代码转为汇编语言。

命令：

gcc -S main.i -o main.s # 生成汇编文件 main.s（内容为人类可读的汇编代码）

3. 汇编（Assembly）

作用：将汇编语言转为二进制目标文件（.o）。

命令：

gcc -c main.s -o main.o # 或直接对 .c 文件执行：gcc -c main.c -o main.o

4. 链接（Linking）

作用：将多个目标文件和库文件链接为可执行文件。

命令：

gcc main.o -o main # 链接单个目标文件

gcc file1.o file2.o -o program # 链接多个目标文件

1.4 实战作业：用 GCC 编译冒泡排序并调试

第一步：用 Vim 编写冒泡排序代码（bubble.c）

#include <stdio.h>

void bubble_sort(int arr[], int n) {

int i, j, temp;

for (i = 0; i < n-1; i++) {

for (j = 0; j < n-i-1; j++) {

if (arr[j] > arr[j+1]) {

temp = arr[j];

arr[j] = arr[j+1];

arr[j+1] = temp;

}

}

}

}

int main() {

int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};

int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);

bubble_sort(arr, n);

printf("排序后的数组：");

for (int i = 0; i < n; i++) {

printf("%d ", arr[i]);

}

return 0;

}

第二步：编译并运行

gcc bubble.c -o bubble # 编译为可执行文件

./bubble # 运行结果：11 12 22 25 34 64 90

第三步：用 GDB 调试（需安装 gdb）

sudo apt install gdb # 安装调试器

gdb bubble # 启动 GDB 调试

(gdb) break main # 在 main 函数入口打断点

(gdb) run # 运行程序，停在断点处

(gdb) next # 单步执行（跳过函数调用）

(gdb) step # 单步执行（进入函数内部）

(gdb) print arr # 打印数组内容

(gdb) quit # 退出调试

二、C++ 编译器 G++：支持现代编程范式

G++ 是 GCC 用于编译 C++ 代码的前端，使用方法与 GCC 类似，但会自动链接 C++ 标准库。

2.1 安装与基本使用

# 通常随 build-essential 安装，若未安装：

sudo apt install g++

# 编译 C++ 文件（.cpp 或 .cxx）

g++ main.cpp -o main # 生成 C++ 可执行文件

2.2 C++ 特性支持

C++11 及以上标准：需添加 -std=c++11 选项（如 g++ main.cpp -o main -std=c++11）。

链接 C++ 库：G++ 会自动链接 libstdc++，无需手动指定。

三、Linux 库开发：动态库与静态库详解

3.1 动态库（Shared Library）：运行时加载

概述

特点：程序运行时动态加载，多个程序可共享，节省内存，更新方便（无需重新编译程序）。

命名规则：lib库名.so（如 libadd.so，库名为 add）。

创建与使用步骤

编写库代码（add.c）：

int add(int a, int b) { return a + b; } // 保存为 add.c

编译为动态库：

gcc -shared -fPIC add.c -o libadd.so # -shared 表示生成动态库，-fPIC 生成位置无关代码

编写调用程序（main.c）：

#include <stdio.h>

extern int add(int a, int b); // 声明外部函数

int main() {

printf("1 + 2 = %d\n", add(1, 2));

return 0;

}

编译时指定库路径（两种方式）：

# 方式一：直接指定库文件路径（适合临时使用）

gcc main.c ./libadd.so -o main

# 方式二：通过 -l 选项指定库名（需将库放到系统搜索路径，见下文）

gcc main.c -ladd -o main # -ladd 对应 libadd.so

运行时找不到库的解决方法：

- 方法一：复制到系统库目录（不推荐，可能污染系统）：

sudo cp libadd.so /lib/ # 系统库目录

sudo cp libadd.so /usr/lib/ # 用户库目录

- 方法二：添加自定义库路径到系统搜索列表：

1. 1. 创建个人库目录：mkdir ~/mylib

1. 1. 复制库到该目录：cp libadd.so ~/mylib

1. 1. 编辑系统库配置文件：

sudo vim /etc/ld.so.conf # 添加一行：/home/用户名/mylib

sudo ldconfig # 刷新库缓存

3.2 静态库（Static Library）：编译时链接

概述

特点：库代码在编译时直接嵌入可执行文件，运行时无需依赖库文件，体积较大，更新需重新编译程序。

命名规则：lib库名.a（如 libadd.a，库名为 add）。

创建与使用步骤

编译目标文件：

gcc -c add.c -o add.o # 生成 add.o 目标文件

打包为静态库：

ar -r libadd.a add.o # -r 表示替换或添加文件到库

编写调用程序（同动态库的 main.c）：无需 extern 声明，直接编译链接：

gcc main.c libadd.a -o main # 直接指定静态库文件

执行：

./main # 输出：1 + 2 = 3（无需依赖库文件）

四、编译器与库对比：选择合适的工具

类型	优点	缺点	适用场景
GCC/G++	跨平台、支持多语言	需命令行操作（新手需适应）	所有 C/C++ 开发
动态库	节省内存、更新方便	运行时依赖库文件	大型项目、共享库开发
静态库	独立可执行、无需依赖	体积大、更新麻烦	小型项目、嵌入式开发