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Linux嵌入式自学笔记（基于野火EBF6ULL）：4.gcc

news 2025/9/20 9:09:03

一、常见问题

比如你想安装一下vim，结果显示如下结果：

输入：

ps aux | grep -E 'apt|dpkg'

查看下面进程，比如我的显示结果为：

理论上这种系统自动更新进程，等待个5-10分钟就能结束，但是我的等待后依旧不停，那就只能手动代码关掉进程了

sudo kill -9 4086
sudo kill -9 4090

关掉之后发现还是安装不了，再重新输入：ps aux | grep -E 'apt|dpkg' ，发现只剩下自身这一个进程了：

接下来要删除锁文件，输入下面命令：

sudo rm /var/lib/dpkg/lock
sudo rm /var/lib/dpkg/lock-frontend
sudo rm /var/lib/apt/lists/lock
sudo rm /var/cache/apt/archives/lock

输入正确之后是没回复的

最后修复 dpkg 状态：

sudo dpkg --configure -a

并更新apt:

sudo apt update

这会再安装就可以发现可以正常安装了

二、GCC

首先，先安装gcc包

suda apt install gcc

首先，创建一个工作目录：workdir/example

mkdir -p ~/workdir/example/hello_c #创建hello_c目录

然后打卡虚拟机中对应文件夹位置

然后桌面上新建一个hello.c，

hello.c里的内容可以如下：

/* $begin hello */#include <stdio.h>int main(){printf("hello, world! This is a C program.\n");for(int i=0;i<10;i++ ){printf("output i=%d\n",i);}return 0;}/* $end hello */

3. GCC和Hello World — [野火]嵌入式Linux基础与应用开发实战指南——基于i.MX6ULL开发板文档https://doc.embedfire.com/linux/imx6/linux_base/zh/latest/linux_app/gcc_hello_world/gcc_hello_world.html 然后直接把这个.c文件从windows桌面拖入虚拟机对应文件夹中

再在终端中输入命令进入这个文件夹：

cd ~/workdir/example/hello_c

可以输入代码看看hello.c里是否正确

vim hello.c

也可以用ls命令看看文件在不在

可以运行下面代码看看输出结果：

./hello

三、原理

在 Linux 环境下，GCC 的工作可以分为四个主要阶段：预处理、编译、汇编和链接。以下详细解释每个阶段的原理和作用：

1. 预处理

预处理是 GCC 编译的第一步，处理源代码文件（通常是 .c 文件）。这一阶段主要完成以下任务：

处理文件包含：将 #include 指定的头文件内容插入到源代码中，例如标准库的函数声明。
展开宏定义：将 #define 定义的宏替换为实际内容，例如将常量或简单函数展开。
处理条件编译：根据 #ifdef 或 #ifndef 等指令，决定哪些代码需要保留或删除。
去除注释：删除源代码中的注释，简化后续处理。

预处理后的结果是一个纯文本文件，通常以 .i 为后缀，包含展开后的代码，为后续编译做准备。

2. 编译

编译阶段将预处理后的代码转换为汇编语言（.s 文件）。这是 GCC 的核心步骤，涉及以下子过程：

词法分析：将代码分解为一个个词法单元（token），如关键字、变量名、运算符等。
语法分析：检查代码是否符合 C 语言的语法规则，构建抽象语法树（AST）。
语义分析：验证代码的语义是否正确，例如变量是否已声明、类型是否匹配。
生成中间代码：将高级语言转换为中间表示，便于优化和跨平台处理。
代码优化：对中间代码进行优化，例如删除冗余计算、循环展开等，以提高程序性能。

这一阶段的输出是汇编语言文件，包含针对目标硬件（如 ARM 架构）的低级指令。

3. 汇编

汇编阶段将汇编语言文件（.s）转换为机器码，生成可重定位目标文件（.o 文件）。这一过程由汇编器（通常是 GNU 的 as 工具）完成：

汇编器将汇编指令翻译为二进制机器码。
生成的目标文件包含代码段、数据段等，但尚未指定内存地址（因此称为“可重定位”）。
这些文件还包含符号表，记录函数和变量的引用，供后续链接使用。

4. 链接

链接阶段将多个可重定位目标文件（.o）和库文件组合，生成最终的可执行文件。链接分为两种方式：静态链接和动态链接，GCC 通过调用链接器（通常是 ld）完成这一步骤。

静态链接：
- 在编译时，将程序所需的所有库（如 glibc 的标准库函数）直接打包到可执行文件中。
- 优点：生成的可执行文件独立运行，不依赖外部库，兼容性强。
- 缺点：文件体积较大，且多个程序无法共享库代码，浪费内存。
动态链接：
- 在编译时，仅在可执行文件中记录所需库的引用，实际库代码在运行时由动态链接器（ld-linux.so）加载。
- 优点：可执行文件体积小，多个程序可共享同一库，节省内存；库更新无需重新编译程序。
- 缺点：运行时需要确保系统中有正确的库版本，依赖外部环境。

链接器的工作包括：

符号解析：将代码中的函数调用和变量引用与实际地址关联。
重定位：为代码和数据分配最终的内存地址。
生成可执行文件：输出 ELF（Executable and Linkable Format）格式的可执行文件，包含程序的完整结构。

在 Linux 系统中，编译后的可执行文件通过以下步骤运行，体现了 GCC 编译结果与操作系统的协作：

进程创建：用户在终端输入运行命令（如 ./program），Shell 使用 fork() 创建新进程。
程序加载：通过 execve() 系统调用，内核的 do_execve() 函数加载可执行文件到内存。
动态链接（若适用）：动态链接器 ld-linux.so（glibc 的一部分）加载共享库，完成符号解析和地址绑定。
初始化与执行：glibc 的 _start 函数作为程序入口，调用 __libc_start_main() 进行初始化（如设置堆栈、环境变量），然后执行用户程序的主函数。
程序终止：执行完成后，调用 glibc 的 _exit() 函数结束进程。