第26讲：GCC与Helloworld

最初：GCC = GNU C Compiler          （仅C语言编译器）
现在：GCC = GNU Compiler Collection  （编译器套件，支持多语言）

# 查看GCC版本（简洁）
gcc --version

# 查看GCC版本（详细，包含配置选项）
gcc -v

gcc (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.2) 9.4.0
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.

源代码(.c) 直到 预处理 直到 编译 直到 汇编 直到 链接 直到 可执行文件
   hello.c     hello.i    hello.s   hello.o    hello

# 仅执行预处理，查看预处理后的代码
gcc -E hello.c -o hello.i

# 更接近实际编译时的预处理（保留行号信息）
gcc -E hello.c | head -50

# 仅执行预处理+编译，生成汇编代码
gcc -S hello.c -o hello.s

# 查看生成的汇编代码
cat hello.s

        .section        .rodata
.LC0:
        .string "hello world"
        .text
        .globl  main
        .type   main, @function
main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        leaq    .LC0(%rip), %rdi
        call    puts@PLT
        movl    $0, %eax
        popq    %rbp
        ret

# 仅执行预处理+编译+汇编，生成目标文件（不链接）
gcc -c hello.c -o hello.o

# 或从汇编代码生成
gcc -c hello.s -o hello.o

# 查看目标文件信息
file hello.o
# 输出：hello.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

# 动态链接（默认）
gcc hello.c -o hello_dynamic

# 静态链接
gcc -static hello.c -o hello_static

# 对比文件大小
ls -lh hello_dynamic hello_static

# 1. 查看文件类型
file hello

# 2. 查看ELF文件头
readelf -h hello

# 3. 查看动态库依赖
ldd hello                    # 显示依赖的.so文件
ldd hello_static             # 输出：not a dynamic executable

gcc -v hello.c -o hello

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

# Ubuntu 18.04 及以上版本自带GCC，无需安装

# 编译 hello.c，生成可执行文件 hello
gcc hello.c -o hello

# 如果不指定 -o，默认生成 a.out
gcc hello.c          # 生成 a.out

# 查看生成的文件
ls -l hello

# 运行（需要有执行权限）
./hello
# 输出：hello world

# 查看文件类型
file hello
# 输出示例：hello: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, ...

# 查看ELF文件头
readelf -h hello

# 查看动态库依赖
ldd hello
# 输出：
#   linux-vdso.so.1 (0x...)
#   libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x...)
#   /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x...)

# 1. 更新软件源
sudo apt update

# 2. 安装GCC
sudo apt install gcc -y

# 3. 查看版本
gcc -v
gcc --version
# 输出：gcc 8.3.0

# 编写
vi hello.c

# 编译
gcc hello.c -o hello

# 运行
./hello
# 输出：hello world

#include <stdio.h>

#define GREETING "hello world"
#define VERSION  1

int main() {
    printf("%s (version %d)\n", GREETING, VERSION);
    return 0;
}

# 步骤1：预处理
gcc -E hello.c -o hello.i

# 步骤2：编译
gcc -S hello.c -o hello.s

# 步骤3：汇编
gcc -c hello.c -o hello.o

# 步骤4：链接
gcc hello.o -o hello

# 运行
./hello

# 实验1：优化等级对体积的影响
gcc -O0 hello.c -o hello_O0
gcc -O1 hello.c -o hello_O1
gcc -O2 hello.c -o hello_O2
gcc -O3 hello.c -o hello_O3
gcc -Os hello.c -o hello_Os
ls -lh hello_O*           # 比较文件大小

# 实验2：静态链接 vs 动态链接
gcc hello.c -o hello_dynamic
gcc -static hello.c -o hello_static
ls -lh hello_dynamic hello_static

# 查看动态依赖
echo "=== dynamic ===" && ldd hello_dynamic
echo "=== static ===" && ldd hello_static

# 实验3：警告选项对比
cat > warn_test.c << 'EOF'
#include <stdio.h>
int main() {
    int x;
    printf("%d\n", x);    // 未初始化就使用
    return;
}
EOF

gcc warn_test.c -o warn_test            # 无警告
gcc -Wall warn_test.c -o warn_test      # 显示警告
gcc -Wall -Werror warn_test.c 2>&1      # 警告变错误，编译失败

# 实验4：使用 -D 进行条件编译
cat > debug_test.c << 'EOF'
#include <stdio.h>
int main() {
#ifdef DEBUG
    printf("Debug: %s:%d\n", __FILE__, __LINE__);
#endif
    printf("Hello\n");
    return 0;
}
EOF

gcc debug_test.c -o debug_test && ./debug_test         # 无调试输出
gcc -DDEBUG debug_test.c -o debug_test && ./debug_test # 有调试输出

# 实验5：查看编译各阶段调用的子程序
gcc -v hello.c -o hello 2>&1 | grep -E "(cc1|as|collect2)"

# 查看ELF文件头
readelf -h hello

# 查看节头表
readelf -S hello

# 查看符号表
readelf -s hello | head -30

# 查看程序头（段信息）
readelf -l hello

# 开发调试阶段
gcc -g -O0 -Wall -Wextra source.c -o output

# 发布版本
gcc -O2 -Wall -Werror source.c -o output