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近些年來(lái),開(kāi)源軟件在IT行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注。而GCC作為一款開(kāi)源編程語(yǔ)言編譯器,是開(kāi)發(fā)者必不可少的工具之一。2023年4月份,GCC編譯器在6.0版本中引入了許多新的特性,其中最突出的特點(diǎn)是更為豐富的C++11與C++14支持,這為開(kāi)發(fā)人員帶來(lái)了更加靈活的開(kāi)發(fā)方式。那么,GCC 6.0版本帶來(lái)的這些新特性,有哪些值得我們深入學(xué)習(xí)探究的呢?

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1. 增強(qiáng)了對(duì)C++11的支持
2023年發(fā)布的C++11標(biāo)準(zhǔn),為C++的升級(jí)帶來(lái)了數(shù)量繁多的新特性。GCC 6.0版本在這方面的支持非常全面。例如,在lambda表達(dá)式支持中,GCC 6.0版本開(kāi)始支持關(guān)閉捕獲,這在之前的版本中是不支持的。同時(shí),GCC 6.0版本還支持extern模板、成員模板和強(qiáng)制模板實(shí)例化。此外,GCC 6.0版本還將嘗試支持C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的硬件通道隨機(jī)數(shù)生成器。這些新的特性幫助C++編程者更好地利用C++11帶來(lái)的便利性與靈活性。
2. 加速編譯速度
在6.0版本中,GCC中引入了名為“Profile Guided Optimization”(PGO)的新特性。PGO技術(shù)的基本原理是通過(guò)對(duì)程序生成的Profile信息進(jìn)行擬合分析,來(lái)優(yōu)化程序。通過(guò)對(duì)程序的整體兼容性、程序熱點(diǎn)的優(yōu)化等,以達(dá)到加速程序運(yùn)行的效果。GCC 6.0版本中加入了PGO,可以在編譯階段進(jìn)行程序Profile信息的提取和分析,再通過(guò)一些算法和優(yōu)化,來(lái)盡可能減少程序運(yùn)行的時(shí)間和空間。同時(shí),GCC 6.0版本還提供了代碼克隆檢測(cè)和優(yōu)化,將識(shí)別至少兩個(gè)循環(huán)的重復(fù)代碼,以改善代碼的空間利用率。這些新特性提升了GCC編譯器的效率,幫助開(kāi)發(fā)者減少開(kāi)發(fā)周期,提升開(kāi)發(fā)效率與質(zhì)量。
3. 更高效的優(yōu)化
GCC編譯器在這一點(diǎn)上的優(yōu)化同樣值得深入探究。 在CGO(Compiler Generated Checksum Database Optimization)方面,GCC 6.0版本又添加了一些新特性。通過(guò)一個(gè)檢測(cè)和儲(chǔ)存文件的Checksum數(shù)據(jù)庫(kù),GCC可以在編譯時(shí)自動(dòng)識(shí)別其在其他時(shí)間段已經(jīng)編譯的文件,從而盡量避免重復(fù)編譯。此外,在過(guò)去的版本中,GCC編譯器進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí),往往使用的是傳統(tǒng)的C調(diào)用幀和棧手動(dòng)分配方式,而GCC 6.0版本引入的一個(gè)特性是使用的基于寄存器參數(shù)傳遞的新機(jī)制。這種機(jī)制支持將函數(shù)參數(shù)直接傳遞到寄存器中,可以前后減少函數(shù)調(diào)用的代碼,提升程序的整體效率。
GCC 6.0版本在C++11與C++14的支持、編譯速度的提升、代碼優(yōu)化等方面帶來(lái)了許多新特性,這些新特性都可以幫助開(kāi)發(fā)者減少編程時(shí)間,并提升編碼質(zhì)量和程序運(yùn)行效率。同時(shí),GCC編譯器的這些進(jìn)步為L(zhǎng)inux下的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與程序員帶來(lái)了更高效、便捷的開(kāi)發(fā)方式。在學(xué)習(xí)使用這些新特性的同時(shí),開(kāi)發(fā)者也要積極學(xué)習(xí)相關(guān)的源代碼和編程思想,以更好的了解編譯器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。只有在充分理解編譯器的基礎(chǔ)上,才能充分發(fā)揮GCC 6.0版本的優(yōu)勢(shì),將其用于更多精妙的程序設(shè)計(jì)之中。
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- Linux下gcc編譯介紹
Linux下gcc編譯介紹
Linux系統(tǒng)下的Gcc(GNU C Compiler)是GNU推出的功能強(qiáng)大、性能優(yōu)越的多平臺(tái)編譯器,是GNU的代表作品之一。gcc是可以在多種硬體平臺(tái)上編譯出可執(zhí)行程序的超級(jí)編譯器,其執(zhí)行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30%。
Gcc編譯器能將C、C++語(yǔ)言源程序、匯程式化序和目標(biāo)程序編譯、連接成可執(zhí)行文件,如果沒(méi)有給出可執(zhí)行文件的名字,gcc將生成一個(gè)名為a.out的文件。在Linux系統(tǒng)中,可執(zhí)行文件沒(méi)有統(tǒng)一的后綴,系統(tǒng)從文件的屬性來(lái)區(qū)分可執(zhí)行文件和不可執(zhí)行文件。而gcc則通過(guò)后綴來(lái)區(qū)別輸入文件的類別,下面我們來(lái)介紹gcc所遵循的部分約定規(guī)則。
.c為后綴的文件,C語(yǔ)言源代碼文件;
.a為后綴的文件,是由目標(biāo)文件構(gòu)成的檔案庫(kù)文件;
.C,.cc或.cxx 為后綴的文件,是C++源代碼文件;
.h為后綴的文件,是程序所包含的頭文件;
.i 為后綴的文件,是已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的C源代碼文件;
.ii為后綴的文件,是已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的C++源代碼文件;
.m為后綴的文件,是Objective-C源代碼文件;
.o為后綴的文件,是編譯后的目標(biāo)文件;
.s為后綴的文件,是匯編語(yǔ)言源代碼文件;
.S為后綴的文件,是經(jīng)過(guò)預(yù)編譯的匯編語(yǔ)言源代碼文件。
Gcc的執(zhí)行過(guò)程
雖然我們稱Gcc是C語(yǔ)言的編譯器,但使用gcc由C語(yǔ)言源代碼文件生成可執(zhí)行文件的過(guò)程不僅僅是編譯的過(guò)程,而是要經(jīng)歷四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的步驟∶預(yù)處理(也稱預(yù)編譯,Preprocessing)、編譯(Compilation)、匯編(Assembly)和連接(Linking)。
命令gcc首先調(diào)用cpp進(jìn)行預(yù)處理,在預(yù)處理過(guò)程中,對(duì)源代碼文件中的文件包含(include)、預(yù)編譯語(yǔ)句(如宏定義define等)進(jìn)行分析。接著調(diào)用cc1進(jìn)行編譯,這個(gè)階段根據(jù)輸入文件生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。匯編過(guò)程是針對(duì)匯編語(yǔ)言的步驟,調(diào)用as進(jìn)行工作,一般來(lái)講,.S為后綴的匯編語(yǔ)言源代碼文件和匯編、.s為后綴的匯編語(yǔ)滑空液言文件經(jīng)過(guò)預(yù)編譯虧正和匯編之后都生成以.o為后綴的目標(biāo)文件。當(dāng)所有的目標(biāo)文件都生成之后,gcc就調(diào)用ld來(lái)完成最后的關(guān)鍵性工作,這個(gè)階段就是連接。在連接階段,所有的目標(biāo)文件被安排在可執(zhí)行程序中的恰當(dāng)?shù)奈恢?,同時(shí),該程序所調(diào)用到的庫(kù)函數(shù)也從各自所在的檔案庫(kù)中連到合適的地方。
Gcc的基本用法和選項(xiàng)
在使用Gcc編譯器的時(shí)候,我們必須給出一系列必要的調(diào)用參數(shù)和文件名稱。Gcc編譯器的調(diào)用參數(shù)大約有100多個(gè),其中多數(shù)參數(shù)我們可能根本就用不到,這里只介紹其中最基本、最常用的參數(shù)。
Gcc最基本的用法是∶gcc
其中options就是編譯器所需要的參數(shù),filenames給出相關(guān)的文件名稱。
-c,只編譯,不連接成為可執(zhí)行文件,編譯器只是由輸入的.c等源代碼文件生成.o為后綴的目標(biāo)文件,通常用于編譯不包含主程序的子程序文件。
-o output_filename,確定輸出文件的名稱為output_filename,同時(shí)這個(gè)名稱不能和源文件同名。如果不給出這個(gè)選項(xiàng),gcc就給出預(yù)設(shè)的可執(zhí)行文件a.out。
-g,產(chǎn)生符號(hào)調(diào)試工具(GNU的gdb)所必要的符號(hào)資訊,要想對(duì)源代碼進(jìn)行調(diào)試,我們就必須加入這個(gè)選項(xiàng)。
-O,對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化編譯、連接,采用這個(gè)選項(xiàng),整個(gè)源代碼會(huì)在編譯、連接過(guò)程中進(jìn)行優(yōu)化處理,這樣產(chǎn)生的可執(zhí)行文件的執(zhí)行效率可以提高,但是,編譯、連接的速度就相應(yīng)地要慢一些。
-O2,比-O更好的優(yōu)化編譯、連接,當(dāng)然整個(gè)編譯、連接過(guò)程會(huì)更慢。
-Idirname,將dirname所指出的目錄加入到程序頭文件目錄列表中,是在預(yù)編譯過(guò)程中使用的參數(shù)。C程序中的頭文件包含兩種情況∶
A)#include
B)#include “myinc.h”
其中,A類使用尖括號(hào)(),B類使用雙引號(hào)(“ ”)。對(duì)于信物A類,預(yù)處理程序cpp在系統(tǒng)預(yù)設(shè)包含文件目錄(如/usr/include)中搜尋相應(yīng)的文件,而對(duì)于B類,cpp在當(dāng)前目錄中搜尋頭文件,這個(gè)選項(xiàng)的作用是告訴cpp,如果在當(dāng)前目錄中沒(méi)有找到需要的文件,就到指定的dirname目錄中去尋找。在程序設(shè)計(jì)中,如果我們需要的這種包含文件分別分布在不同的目錄中,就需要逐個(gè)使用-I選項(xiàng)給出搜索路徑。
-Ldirname,將dirname所指出的目錄加入到程序函數(shù)檔案庫(kù)文件的目錄列表中,是在連接過(guò)程中使用的參數(shù)。在預(yù)設(shè)狀態(tài)下,連接程序ld在系統(tǒng)的預(yù)設(shè)路徑中(如/usr/lib)尋找所需要的檔案庫(kù)文件,這個(gè)選項(xiàng)告訴連接程序,首先到-L指定的目錄中去尋找,然后到系統(tǒng)預(yù)設(shè)路徑中尋找,如果函數(shù)庫(kù)存放在多個(gè)目錄下,就需要依次使用這個(gè)選項(xiàng),給出相應(yīng)的存放目錄。
-lname,在連接時(shí),裝載名字為“l(fā)ibname.a”的函數(shù)庫(kù),該函數(shù)庫(kù)位于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的目錄或者由-L選項(xiàng)確定的目錄下。例如,-lm表示連接名為“l(fā)ibm.a”的數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)。
上面我們簡(jiǎn)要介紹了gcc編譯器最常用的功能和主要參數(shù)選項(xiàng),更為詳盡的資料可以參看Linux系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)幫助。
假定我們有一個(gè)程序名為test.c的C語(yǔ)言源代碼文件,要生成一個(gè)可執(zhí)行文件,最簡(jiǎn)單的辦法就是∶
gcc test.c
這時(shí),預(yù)編譯、編譯連接一次完成,生成一個(gè)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的名為a.out的可執(zhí)行文件,對(duì)于稍為復(fù)雜的情況,比如有多個(gè)源代碼文件、需要連接檔案庫(kù)或者有其他比較特別的要求,就要給定適當(dāng)?shù)恼{(diào)用選項(xiàng)參數(shù)。再看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。
整個(gè)源代碼程序由兩個(gè)文件testmain.c 和testsub.c組成,程序中使用了系統(tǒng)提供的數(shù)學(xué)庫(kù),同時(shí)希望給出的可執(zhí)行文件為test,這時(shí)的編譯命令可以是∶
gcc testmain.c testsub.c □lm □o test
其中,-lm表示連接系統(tǒng)的數(shù)學(xué)庫(kù)libm.a。
Gcc的錯(cuò)誤類型及對(duì)策
Gcc編譯器如果發(fā)現(xiàn)源程序中有錯(cuò)誤,就無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行,也無(wú)法生成最終的可執(zhí)行文件。為了便于修改,gcc給出錯(cuò)誤資訊,我們必須對(duì)這些錯(cuò)誤資訊逐個(gè)進(jìn)行分析、處理,并修改相應(yīng)的語(yǔ)言,才能保證源代碼的正確編譯連接。gcc給出的錯(cuò)誤資訊一般可以分為四大類,下面我們分別討論其產(chǎn)生的原因和對(duì)策。
之一類∶C語(yǔ)法錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶文件source.c中第n行有語(yǔ)法錯(cuò)誤(syntex errror)。這種類型的錯(cuò)誤,一般都是C語(yǔ)言的語(yǔ)法錯(cuò)誤,應(yīng)該仔細(xì)檢查源代碼文件中第n行及該行之前的程序,有時(shí)也需要對(duì)該文件所包含的頭文件進(jìn)行檢查。有些情況下,一個(gè)很簡(jiǎn)單的語(yǔ)法錯(cuò)誤,gcc會(huì)給出一大堆錯(cuò)誤,我們最主要的是要保持清醒的頭腦,不要被其嚇倒,必要的時(shí)候再參考一下C語(yǔ)言的基本教材。
第二類∶頭文件錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶找不到頭文件head.h(Can not find include file head.h)。這類錯(cuò)誤是源代碼文件中的包含頭文件有問(wèn)題,可能的原因有頭文件名錯(cuò)誤、指定的頭文件所在目錄名錯(cuò)誤等,也可能是錯(cuò)誤地使用了雙引號(hào)和尖括號(hào)。
第三類∶檔案庫(kù)錯(cuò)誤
錯(cuò)誤資訊∶連接程序找不到所需的函數(shù)庫(kù),例如∶
ld: -lm: No such file or directory
這類錯(cuò)誤是與目標(biāo)文件相連接的函數(shù)庫(kù)有錯(cuò)誤,可能的原因是函數(shù)庫(kù)名錯(cuò)誤、指定的函數(shù)庫(kù)所在目錄名稱錯(cuò)誤等,檢查的方法是使用find命令在可能的目錄中尋找相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)名,確定檔案庫(kù)及目錄的名稱并修改程序中及編譯選項(xiàng)中的名稱。
第四類∶未定義符號(hào)
錯(cuò)誤資訊∶有未定義的符號(hào)(Undefined symbol)。這類錯(cuò)誤是在連接過(guò)程中出現(xiàn)的,可能有兩種原因∶一是使用者自己定義的函數(shù)或者全局變量所在源代碼文件,沒(méi)有被編譯、連接,或者干脆還沒(méi)有定義,這需要使用者根據(jù)實(shí)際情況修改源程序,給出全局變量或者函數(shù)的定義體;二是未定義的符號(hào)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù),在源程序中使用了該庫(kù)函數(shù),而連接過(guò)程中還沒(méi)有給定相應(yīng)的函數(shù)庫(kù)的名稱,或者是該檔案庫(kù)的目錄名稱有問(wèn)題,這時(shí)需要使用檔案庫(kù)維護(hù)命令ar檢查我們需要的庫(kù)函數(shù)到底位于哪一個(gè)函數(shù)庫(kù)中,確定之后,修改gcc連接選項(xiàng)中的-l和-L項(xiàng)。
排除編譯、連接過(guò)程中的錯(cuò)誤,應(yīng)該說(shuō)這只是程序設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單、最基本的一個(gè)步驟,可以說(shuō)只是開(kāi)了個(gè)頭。這個(gè)過(guò)程中的錯(cuò)誤,只是我們?cè)谑褂肅語(yǔ)言描述一個(gè)算法中所產(chǎn)生的錯(cuò)誤,是比較容易排除的。我們寫一個(gè)程序,到編譯、連接通過(guò)為止,應(yīng)該說(shuō)剛剛開(kāi)始,程序在運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的問(wèn)題,是算法設(shè)計(jì)有問(wèn)題,說(shuō)得更玄點(diǎn)是對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和理解不夠,還需要更加深入地測(cè)試、調(diào)試和修改。一個(gè)程序,稍為復(fù)雜的程序,往往要經(jīng)過(guò)多次的編譯、連接和測(cè)試、修改。下面我們學(xué)習(xí)的程序維護(hù)、調(diào)試工具和版本維護(hù)就是在程序調(diào)試、測(cè)試過(guò)程中使用的,用來(lái)解決調(diào)測(cè)階段所出現(xiàn)的問(wèn)題。窗體頂端
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當(dāng)前標(biāo)題:探究Linux環(huán)境下的新特性:GCC6.0版本(linuxgcc6.0)
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