C++ 程序编译流程

C++ 程序的编译流程通常包括以下几个步骤：

• 预处理(Preprocessing)
• 预处理阶段处理以 # 开头的预处理指令，如 #include、#define 等。
• 展开头文件，将头文件内容插入源文件中。
• 生成预处理后的代码文件，通常以 .i 或 .ii 为扩展名。

• 编译(Compilation)
• 编译阶段将预处理后的代码翻译成汇编代码。
• 语法分析、语义分析、优化等步骤在这个阶段完成。
• 生成汇编代码文件，通常以 .s 为扩展名。

• 汇编(Assembly)
• 汇编阶段将汇编代码转换为目标文件。
• 汇编器将汇编代码翻译成机器码指令。
• 生成目标文件，通常以 .o 或 .obj 为扩展名。

• 链接(Linking)
• 链接阶段将多个目标文件和库文件组合在一起，生成可执行文件。
• 解析外部符号引用，解决符号地址。
• 将目标文件中的代码和库文件中的代码整合在一起，生成可执行文件。

• 可执行文件(Executable)
• 最终生成的可执行文件包含了机器码指令，可以在特定平台上运行。

这些步骤通常由编译器和链接器来完成。在实际编译过程中，可以直接使用集成开发环境（IDE）或者命令行工具来完成整个编译流程。常见的 C++ 编译器包括 GNU Compiler Collection (GCC)、Clang 等。

编译流程示例

我们使用一个简单的 C++ 程序示范编译流程，对应的目录结构和代码如下：

1/**2 * 目录结构 3 * 4├── hello.cpp5├── include6│   └── log.h7└── src8    └── log.cpp9*/10 11 12// hello.cpp 文件13#include<iostream>14#include "include/log.h"15 16int main(){17    std::cout << "Hello World!" << std::endl;18    log("This is a log message.");19}20 21 22// log.h 文件23#include <iostream>24#include <ctime>25 26using namespace std;27void log(const string& message);28 29 30// log.cpp 文件31#include "../include/log.h"32 33void log(const string& message) {34    35    // 获取当前日期和时间36    time_t now = time(0);37    struct tm *localTime = localtime(&now);38 39    // 格式化日期和时间40    char buffer[80];41    strftime(buffer, 80, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", localTime);42 43    // 输出日志信息44    cout << "[" << buffer << "] " << message << endl;45}

1. 预处理

1g++ -E -I include/ hello.cpp -o hello.i

1.2├── hello.cpp3├── hello.i        // 预处理后生成 .i 文件「文本文件」4├── include5│   └── log.h6└── src7    └── log.cpp

使用 g++ 编译器，选项 "-E" 表示只进行预处理，而不进行编译、汇编和链接。预处理阶段是 C++ 编译过程中的第一步，它包括宏展开、头文件包含、条件编译等操作。在预处理这一步，代码注释直接被忽略，不会进入到后续的处理中。使用 "-E" 选项可以帮助你调试宏定义、查看预处理后的代码，或者检查编译器对代码的解释。

1. 编译

1g++ -S -I include/ hello.cpp -o hello.s

1.2├── hello.cpp3├── hello.i4├── hello.s        // 编译之后生成汇编代码 .s 文件「文本文件」5├── include6│   └── log.h7└── src8    └── log.cpp

使用 g++ 编译器，选项 "-S" 表示生成汇编语言代码而不进行汇编和链接，即将 C++ 源代码编译成汇编代码而不生成可执行文件。这个选项的作用是将 C++ 源代码转换为对应的汇编语言代码，方便程序员查看和分析代码在汇编层面的实现细节。

1. 汇编

1g++ -c -I include/ hello.s -o hello.o

1.2├── hello.cpp3├── hello.i4├── hello.o        // 将汇编文件转换成机器码文件「二进制格式文件」5├── hello.s6├── include7│   └── log.h8└── src9    └── log.cpp

使用 g++ 编译器，选项 "-c" 表示编译源文件但不进行链接。具体来说，使用 "-c" 选项会告诉编译器只进行编译阶段，生成目标文件（object file），而不进行链接生成可执行文件。

这个目标文件包含了源文件编译后的机器代码，但还没有被链接到其他目标文件或库中。

通常情况下，在大型项目中，源代码会被分成多个文件，每个文件编译成一个目标文件，然后这些目标文件再被链接在一起生成最终的可执行文件。使用"-c"选项可以让你在编译大型项目时分阶段进行，先生成目标文件，然后再进行链接。

所以这里再对 log.cpp 文件进行编译

1gcc -c -I include/ src/log.cpp -o src/log.o

1.2├── hello.cpp3├── hello.i4├── hello.o5├── hello.s6├── include7│   └── log.h8└── src9    ├── log.cpp10    └── log.o

1. 链接

1g++ src/log.o hello.o -o hello.out

1.2├── hello.cpp3├── hello.i4├── hello.o5├── hello.out        // 链接后生成可执行文件6├── hello.s7├── include8│   └── log.h9└── src10    ├── log.cpp11    └── log.o

使用 g++ 编译，选项 "-o" 用于指定生成的可执行文件的名称。通过 "-o" 选项，你可以指定编译器将编译后的目标文件链接成的可执行文件的名字。如果你不使用 "-o" 选项，编译器通常会生成一个默认的可执行文件，例如 a.out。

1// 执行2 ./hello.out3 4// 输出5Hello World!6[2024-04-03 21:37:09] This is a log message.

你可能会遇到的问题

补充说明

关于 GNU、GCC、gcc、g++ 的简要解释

• GNU (GNU's Not Unix)
• GNU 是一个开源项目，旨在创建一个完全自由的操作系统。
• GNU 项目开发了许多开源软件，包括 GCC 编译器、Emacs 文本编辑器、GDB 调试器等。

• GCC (GNU Compiler Collection)
• GCC 是 GNU 编译器套件的缩写，是一个开源的编译器集合，支持多种编程语言，如 C、C++、Objective-C、Fortran 等。
• GCC 提供了一组编译器和工具，用于将源代码编译成可执行文件或库。它是一个广泛使用的编译器套件，适用于多种平台和操作系统。

• gcc
• gcc 是 GCC 编译器套件中专门用于编译 C 代码的编译器。
• gcc 命令是用于编译 C 语言源代码文件的命令。当你使用 gcc 命令编译一个 C 语言源文件时，它将调用 C 语言编译器来编译该源文件，并生成可执行文件。

• g++
• g++ 是 GCC 编译器套件中专门用于编译 C++ 代码的编译器。
• 通过 g++ 命令可以调用 GCC 中的 C++ 编译器来编译 C++ 代码，简化了编译 C++ 代码的过程。

g++ 指令

g++ 是 GNU 编译器套件（GCC）中用于编译 C++ 程序的编译工具，下面是一些常用的 g++ 指令：

参考文档

Mac OS - VS Code Insiders - Code Runner: Undefined symbols for architecture arm64

Feature

• 对比源文件与编译后文件大小，反编译编译后文件为什么变大了

• 编译、链接的错误，和对应的错误提示

• 不使用的函数，会被编译吗

• 函数的签名

• 动态链接、静态链接