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c++编译

  • Conerlius
  • Mar 11, 2021
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纲要

  • C++的编译过程
  • 编译环境

C++的编译过程

graph TD;
st["*.cpp"]
expandfile["*.i,包含头文件，展开宏"]
compilationfile["*.s,汇编文件"]
assemblyfile["*.o(.obj),机器码"]
libraryfile["*.exe,机器程序"]
e["end"]

st--"Preoprocessing :g++ -E"-->expandfile
expandfile--"compilation :g++ -S"-->compilationfile
compilationfile--"assembly :g++ -c"-->assemblyfile
assemblyfile--"Linking (.a,.lib):g++"-->libraryfile-->e

如果使用的是gcc,需要指定一下-lstdc++,gcc和g++其中一个差别就gcc不会link标准库

png

gcc/g++ 头文件展开，宏替换、去注释

g++ -E hello.cpp -o hello.i

展开后，原本的代码放置在最后（保留行号，去注释）,如果不想去掉注释，可以结合-C (C是大写，小写有其他含义)使用

png

g++ -S hello.i -o hello.s

生成汇编文件

png

g++ -c hello.s -o hello.o

生成二进制文件

png

g++ hello.o -o hello

生成执行文件

以上需要注意的，并不是一定要经过g++ -E和g++ -S才能执行g++ -c生成二进制文件的，可以直接使用g++ -c生成的，其他的汇编文件之类的也是一样。

编译环境

  • msys2
  • gcc/g++
  • Windows环境
  • makefile

msys2

在这篇幅里就不直接说IDE的，关注的是比较原始的方式。

由于目前是基于windows下的，所以使用的是msys2环境；

安装和使用msys2

从http://www.msys2.org/下载MSYS2。

安装后，最好更新所有软件包。使用以下命令更新所有内容：

pacman -Syu

镜像

如果当前网络更新或者下载较慢，可以考虑跟换镜像地址。三个文件mirrorlist.mingw32、mirrorlist.msys、mirrorlist.mingw64

mirrorlist.mingw32

# C:\msys64\etc\pacman.d\mirrorlist.mingw32
##
## 32-bit Mingw-w64 repository mirrorlist
##

## Primary
##中国科学技术大学开源软件镜像
Server = http://mirrors.ustc.edu.cn/msys2/mingw/i686
##北京理工大学镜像
Server = http://mirror.bit.edu.cn/msys2/mingw/i686
##日本北陆先端科学技术大学院大学 sourceforge 镜像
Server = http://jaist.dl.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MINGW/i686
##The UK Mirror Service Sourceforge mirror
Server = http://www.mirrorservice.org/sites/download.sourceforge.net/pub/sourceforge/m/ms/msys2/REPOS/MINGW/i686
## Primary
Server = ftp://148.251.42.38/MINGW/i686
## Sourceforge.net
Server = http://downloads.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MINGW/i686

## msys2.org
Server = http://repo.msys2.org/mingw/i686/
Server = https://sourceforge.net/projects/msys2/files/REPOS/MINGW/i686/
Server = http://www2.futureware.at/~nickoe/msys2-mirror/mingw/i686/
Server = https://mirror.yandex.ru/mirrors/msys2/mingw/i686/

mirrorlist.msys

# C:\msys64\etc\pacman.d\mirrorlist.msys
##
## MSYS2 repository mirrorlist
##

## Primary
##中国科学技术大学开源软件镜像
Server = http://mirrors.ustc.edu.cn/msys2/msys/$arch
##北京理工大学镜像
Server = http://mirror.bit.edu.cn/msys2/mingw/$arch
##日本北陆先端科学技术大学院大学 sourceforge 镜像
Server = http://jaist.dl.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MINGW/$arch
##The UK Mirror Service Sourceforge mirror
Server = http://www.mirrorservice.org/sites/download.sourceforge.net/pub/sourceforge/m/ms/msys2/REPOS/MSYS2/$arch
## Primary
Server = ftp://148.251.42.38/MSYS2/$arch
## Sourceforge.net
Server = http://downloads.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MSYS2/$arch

## msys2.org
Server = http://repo.msys2.org/msys/$arch/
Server = https://sourceforge.net/projects/msys2/files/REPOS/MSYS2/$arch/
Server = http://www2.futureware.at/~nickoe/msys2-mirror/msys/$arch/
Server = https://mirror.yandex.ru/mirrors/msys2/msys/$arch/

mirrorlist.mingw64

# C:\msys64\etc\pacman.d\mirrorlist.mingw64
##
## 64-bit Mingw-w64 repository mirrorlist
##

## Primary
##中国科学技术大学开源软件镜像
Server = http://mirrors.ustc.edu.cn/msys2/mingw/x86_64
##北京理工大学镜像
Server = http://mirror.bit.edu.cn/msys2/mingw/x86_64
##日本北陆先端科学技术大学院大学 sourceforge 镜像
Server = http://jaist.dl.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MINGW/x86_64
##The UK Mirror Service Sourceforge mirror
Server = http://www.mirrorservice.org/sites/download.sourceforge.net/pub/sourceforge/m/ms/msys2/REPOS/MINGW/x86_64
## Primary
Server = ftp://148.251.42.38/MINGW/x86_64
## Sourceforge.net
Server = http://downloads.sourceforge.net/project/msys2/REPOS/MINGW/x86_64

## msys2.org
Server = http://repo.msys2.org/mingw/x86_64/
Server = https://sourceforge.net/projects/msys2/files/REPOS/MINGW/x86_64/
Server = http://www2.futureware.at/~nickoe/msys2-mirror/mingw/x86_64/
Server = https://mirror.yandex.ru/mirrors/msys2/mingw/x86_64/

gcc/g++

在MSYS2 bash shell中执行一下指令

pacman -S base-devel gcc vim cmake

Windows环境

上文中安装的gcc/g++都可以在C\msys64\usr\bin目录中找到许多exe文件。

如果需要在window下使用gcc之类的指令，只需要在Path中添加一下路径就可以了！

C:\msys64\mingw64\bin
C:\msys64\usr\bin

makefile

使用gcc/g++的时候，如果有大量的文件，那么在便利上就没有make来得爽了！

makefile基本格式如下：

target ... : prerequisites ...
    command
    ...
variable description
target 目标文件, 可以是 Object File, 也可以是可执行文件
prerequisites 生成 target 所需要的文件或者目标
command make需要执行的命令 (任意的shell命令)，如果其不与“target:prerequisites”在一行，那么，必须以[Tab]开头，如果和prerequisites在一行，那么可以用分号做为分隔

make会比较targets文件和prerequisites文件的修改日期，如果prerequisites文件的日期要比targets文件的日期要新，或者target不存在的话，那么，make就会执行后续定义的命令。

比如前文我们生成的hello

cc=g++
prom=hello
source=hello.cpp

$(prom):$(source)
	$(cc) -o $(prom) $(source)

在执行make指令后，我们能得到make: “hello”已是最新。。

现在对上面的make代码做一个基本的变量说明:

自动变量 含义
$@ 目标集合
$% 当目标是函数库文件时, 表示其中的目标文件名
$< 第一个依赖目标. 如果依赖目标是多个, 逐个表示依赖目标
$? 比目标新的依赖目标的集合
$^ 所有依赖目标的集合, 会去除重复的依赖目标
$+ 所有依赖目标的集合, 不会去除重复的依赖目标
$* 这个是GNU make特有的, 其它的make不一定支持

再来一个例子，如果有多个文件，eg:hello1.cpp、hello2.cpp、hello3.cpp、hello4.cpp这4个文件，那么makefile就成为一下的样子

cc=g++
prom=hello
source=hello1.cpp hello2.cpp hello3.cpp hello4.cpp

$(prom):$(source)
	$(cc) -o $(prom) $(source)

按这个指令，如果有一个文件修改，那么make就会编译所有的4个文件，如果更多的情况下，那岂不是每一次都会导致大量的编译~

通过前文的铺垫，知道从*.cpp到exe中间是经历了好几重处理的，所以如果保留最后一步生成的*.o（*.obj），这样能在引用的时候通过link就可以生成目标了。然后我们改一下makefile：

cc=g++
prom=hello
source=hello1.o hello2.o hello3.o hello4.o

$(prom):$(source)
	$(cc) -o $(prom) $(source)

hello1.o:hello1.cpp
    $(cc) -c hello1.cpp -o hello1.o

hello2.o:hello2.cpp
    $(cc) -c hello2.cpp -o hello2.o

hello3.o:hello3.cpp
    $(cc) -c hello3.cpp -o hello3.o

hello4.o:hello4.cpp
    $(cc) -c hello4.cpp -o hello4.o

以上就能解决问题了，但是写法上有点麻烦。改造一下：

cc=g++
prom=hello
source=hello1.o hello2.o hello3.o hello4.o
 
$(prom): $(source)
    $(cc) -o $(prom) $(source)
 
%.o: %.c
    $(cc) -c $< -o $@

上述的是不是简单了不少？至少不用每个文件都要写.o的生成，但是这里还有一个问题，那就是每个文件的.o都需要手动去添加，这个挺不爽的！

makefile是可以直接shell指令的！那么我们就可以改成以下模样:

cc=g++
prom=hello
source=$(shell find ./ -name "*.c")
obj=$(src:%.c=%.o)
 
$(prom): $(obj)
    $(cc) -o $(prom) $(obj)
 
%.o: %.c
    $(cc) -c $< -o $@

这样我们就不需要手动添加cpp了！

$(src:%.c=%.o)则是一个字符替换函数。

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