剑网三长歌门派跟宠全:GCC强大背后
来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/28 00:14:16
GCC强大背后
2010-11-24 21:37 by wwang, 5186 visits, 收藏, 编辑前记: 经常浏览博客园的同学应该会觉得本文有标题党之嫌,这个标题的句式来自于MiloYip大牛的大作《C++强大背后》,在此,向Milo兄致意。
GCC,全称GNU Compiler Collection,是一套GNU开发的编译器环境,它的创始人便是大名鼎鼎的Richard.M.Stallman。最初GCC刚开始开发时,它还叫做GNU C Compiler,随着开发的深入,GCC很快得到了扩展,不仅可以支持C语言,还可以处理C++,Pascal,Object-C,Java以及Ada等其他语言。目前,GCC不仅是GNU的官方编译器,也成为编译和创建其他操作系统的编译器,包括BSD家族以及MAC OS X等。另外,GCC也是跨平台交叉编译的首选,它不仅支持Intel的x86系列,同时也支持MIPS,ARM,PowerPC,SPARC等等处理器。可以这么说,即使GCC不是世界上效率最高的编译器,它也一定是世界上最全面的编译器。
1. GCC简介
我们先回到一个常识性的问题,什么是编译器呢?简单地说,编译器可以看作是一个语言翻译器。就像把中文翻译成英语一样,编译器可以把高级语言翻译成计算机能够执行的机器语言。这样看来,GCC可以算得上是一个精通多国语言的高级翻译官了。最简单的GCC使用指令如下所示:gcc hello.c -o helloGCC接受hello.c作为输入,最后产生目标可执行代码hello。这个简单的流程实际上经历了很多步骤,如下图所示:虽然我们只用了一条命令就完成了编译,但实际上gcc命令依次呼叫了cpp,gcc自己,gas以及ld来进行完整的编译流程,最后生成最终的可执行文件hello。下面我们看一下分解动作:
cpp hello.c > hello.i
gcc -S hello.i
as hello.s -o hello.o
ld -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.4.5/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.4.5 hello.o -lgcc -lgcc_eh -lc /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.4.5/crtend.o /usr/lib/crtn.o -o hello看完这些步骤有没有晕头转向的感觉呢?对于普通的用户来说,还是让GCC帮我们做这些事情比较好。对于如何学习使用GCC,可以参考GCC官方的手册,如果大家觉得官方的手册太罗嗦,我这里推荐一本GCC的入门书籍《An Introduction to GCC》,这本书详尽的介绍了GCC的使用方法,内容浅显易懂,很适合初学者。
2. GCC强大的背后
学过编译原理这门课程的同学对下面这副图应该很熟悉,这是经典的编译流程。
GCC作为经典的编译器,自然也是遵循这个教科书流程(实际GCC的处理更复杂点,但本质上是一样的)。我们先简化一下上面这幅图,以中间代码为分界,前面的词法分析、语法分析、语义分析我们把它称之为前端处理,后面的优化和目标代码生成我们称之为后端处理。
试想一下,是否可以为不同的高级语言单独写一个前端,然后为不同的处理器架构单独写一个后端呢?
GCC基本上也是这么实现的,不过不要误会,并没有一个统一的gcc执行程序能够处理如此多的前端和后端,每个语言的编译器都是一个独立的程序(如C语言的编译器是gcc,C++的编译器是g++),而不同的后端也要对应不同的可执行程序。你可以下载单独的一份GCC源代码,通过不同的configure来编译自己需要的编译器。
而且,编译器的实现也比上图要复杂的多,前端的主要功能是产生一个可供后端处理的语法树,而语法树结构实际上很难与处理器架构脱钩,这些都是编译器应用中需要解决的问题。
GCC强大的真正原因是什么?是因为它支持了众多的前端和后端吗?这些都不过是一个表象而已。GCC是一款真正自由的编译器,我们可以随时把代码拿过来修改以实现自己需要的功能。如果你的硬件平台增加了一些指令,而普通的编译器并不能产生这些指令怎么办?在GCC后端添加这些指令吧。如果你觉得C语言用的不太顺手,想给它添加一些功能怎么办?修改GCC的前端吧。因为有了GCC,我们才拥有这些自由,以及迅速实现自己想法的能力,而这些才是GCC强大背后的基础。
2010年1月份的时候,Google的Go语言前端被允许进入GCC编译器家族,GCC更加强大了。