gcc编译

提示：文章

前言

前期疑问：
本文目标：

---

一、背景

最近又在看gcc编译选项相关知识点，在整理gcc编译选项的时候又整理了cmakelist的相关知识点

二、gcc编译选项

2.1 -wall

打开所有关键告警开关

源于题目如下：
1、gcc编译选项中，-wall的作用是什么？
A、打开所有关键告警开关
B、保留所有调试符号
C、把告警当做错误来对待
D、屏蔽所有告警
正确答案A

2.2 -Werror

编译器会将编译告警视为错误

源于题目如下：
以下哪个选项开启后，编译器会将编译告警视为错误？
A、-Werror
B、-Wformat
C、-Wextra
D、-Wall
正确答案A

三、cmakelist

解析工程cmakelist编译选项

编译语句如下

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Wall -pthread -fPIC")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11 -Wall -pthread -fPIC")if (CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL Release)set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -D_FORTIFY_SOURCE=2 -O3 -DNDEBUG -s")
elseif (CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL Asan)set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -D_ASAN -fsanitize=address -fsanitize-recover=address,all -fsanitize=leak -fsanitize-coverage=trace-pc")set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -ftest-coverage -fprofile-arcs -fdump-rtl-expand -lgcov")
else ()set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -D_DEBUG")
endif ()

下面逐个分解含义，主要分为以下几个方面

一、set语句

‌CMakeLists.txt中的set命令主要用于设置普通变量、缓存条目和环境变量。

下面自己验证了下set的功能

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++11 -Wall -pthread -fPIC")
message(${CMAKE_CXX_FLAGS})set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -g -D_DEBUG")
message(${CMAKE_CXX_FLAGS})

打印信息为

 -std=c++11 -Wall -pthread -fPIC-std=c++11 -Wall -pthread -fPIC -g -D_DEBUG

由此可见连续两次使用set是将CMAKE_CXX_FLAGS变量赋值，并且通过两次赋值，拼成一个长字符串

二、CMAKE_C_FLAGS和CMAKE_CXX_FLAGS

这两个变量应该是系统变量

这两个变量可以在CMakeLists.txt文件中使用set命令来设置，也可以在命令行中使用-D选项来设置。例如，要将CMAKE_C_FLAGS设置为-O2，可以使用以下命令：
在CMakeLists.txt文件中：
set(CMAKE_C_FLAGS “-O2”)
在命令行中：
cmake -DCMAKE_C_FLAGS=-O2
这些编译器选项会被添加到所有使用C或C++编译器的目标的编译命令中。
例如，假设我们有一个名为mylib的库目标，它包含一个名为foo.c的C文件，要为这个文件使用-O2优化选项，可以这样写：
set(CMAKE_C_FLAGS “-O2”)
add_library(mylib foo.c)
这会导致在编译mylib时使用-O2优化选项。

三、编译部分

编译分为三部分，

Release	ASAN	Debug
发布文件	检测内存	可调式文件

一、Release编译语句

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -D_FORTIFY_SOURCE=2 -O3 -DNDEBUG -s")

1、‌-D_FORTIFY_SOURCE=2选项

[D_FORTIFY_SOURCE=2]编译器的一个安全特性，用于增强C和C++程序的安全性，主要目的是检测和防止缓冲区溢出、格式化字符串漏洞等内存操作相关的安全问题‌。通过在编译时插入额外的检查，FORTIFY_SOURCE可以替换标准库函数调用为带有额外检查的安全版本，确保操作的边界和输入的有效性‌。

使用方法

要启用D_FORTIFY_SOURCE=2选项，需要在编译时使用以下GCC编译选项：

• -D_FORTIFY_SOURCE=2：启用更严格的检查。
• -O2：优化等级至少为2，以确保FORTIFY_SOURCE机制有效‌。

原理

FORTIFY_SOURCE通过在编译时静态分析源代码，替换标准库函数调用为带有额外检查的安全版本。这些安全版本在进行某些操作之前会执行一些额外的检查，以确保操作的边界和输入的有效性。例如，对于字符串复制操作，它会检查源字符串的长度是否超过了目标缓冲区的大小，从而防止缓冲区溢出‌。

2、-o2、-o3选项

gcc编译优化选项支持五种，分别是-O0、-O1、-O2、-Os和-O3。

-O0表示无优化，是默认选项。
-O1和-O2选项可以对程序进行部分编译优化，其中-O1选项尝试减小目标文件大小和缩短执行时间，而不显著增加编译时间；-O2选项增加了更多的优化选项，包括循环展开、内联函数等，会提高程序的执行性能。
-Os选项专门针对目标文件大小进行优化，执行所有不增加目标文件大小的-O2优化选项，并执行专门减小目标文件大小的优化选项。
-O3选项打开所有-O2的优化选项，并增加了循环展开、函数内联等更多的优化选项，以提高程序执行性能。
此外，还可以使用-fdefer-pop选项来延迟栈的弹出时间，以提高函数的调用速度。

3、-DNDEBUG选项

gcc -DNDEUG 是 GCC 编译器的一个编译选项，用于定义 NDEBUG 宏。NDEBUG 是许多C/C++程序中用来控制断言(assert)的行为的宏。当使用 -DNDEBUG 选项时，它告诉编译器在编译过程中不要包括assert语句。

这个选项通常在你不想在程序中包含调试代码，或者在发布版本中不想包含断言时使用。

例如，如果你有以下的C++代码：

#include <cassert>int main() {assert(1 == 1);return 0;
}

如果你使用 g++ -DNDEBUG -o program program.cpp 来编译这段代码，assert 语句就不会被编译器处理。

4、-s选项

gcc -s选项

gcc 编译器的 -s 选项用于表示产生静态链接的可执行文件。这个选项告诉链接器产生一个静态链接的可执行文件，而不是动态链接的可执行文件。

例如，如果你有一个源文件 hello.c，你可以使用以下命令来编译并产生一个静态链接的可执行文件：

gcc -s -o hello hello.c

在这个例子中，-o hello 指定了输出文件的名字为 hello，-s 选项告诉编译器生成静态链接的可执行文件。

注意，-s 选项通常用于创建不需要运行时动态链接库的可执行文件，这通常用于创建可移植的可执行文件，因为它们不依赖于特定系统上的动态库。

二、ASAN编译

1、-D_ASAN选项

D_ASAN 是一个用于开启 AddressSanitizer (ASan) 的编译选项，它是一个用于检测 C/C++ 程序中内存错误的工具。在 GCC 中使用 ASan 需要在编译时添加 -fsanitize=address 选项。

如果你想在 GCC 中使用 D_ASAN 选项，你可能需要定义这个宏，并且添加 ASan 的编译选项。这可以通过以下命令行实现：

gcc -D_D_ASAN -fsanitize=address your_program.c -o your_program

在这个命令中，-D_D_ASAN 告诉 GCC 预处理器定义 _D_ASAN 宏，your_program.c 是你的源代码文件，-o your_program 指示 GCC 生成一个名为 your_program 的可执行文件。

请注意，ASan 可能会增加额外的开销，并且在某些平台上可能不完全稳定，但它是检测内存错误的强大工具。

三、Debug编译语句

1、-D_DEBUG选项

gcc -D_DEBUG 是 GCC 编译器的一个选项，它的作用是定义一个名为 _DEBUG 的预处理宏。这个宏在源代码中可以用来开启调试代码，通常与条件编译结合使用。

例如，你可以在源代码中这样使用：

#ifdef _DEBUG
// 调试代码
#endif

这段代码中的调试代码只有在使用 -D_DEBUG 选项编译时才会被编译进程序。这样你就可以在开发过程中打开这个宏来进行调试，而在发布版本时不编译这部分代码，从而减小最终的可执行文件大小。

2、-g选项

gcc -g 选项是GCC编译器的一个常用选项，它的作用是在编译过程中生成调试信息。调试信息可以帮助开发者理解程序的执行流程，调试过程中的各种状态，以及程序中的各种变量。

调试信息通常以下面几种形式存在：

• 行信息：编译器会在生成的目标文件中记录程序的每一行源代码对应的行号。
• 非局部信息：编译器会记录函数的开始和结束以及程序的入口点。
• 符号信息：编译器会为每个变量和函数生成一个符号，并在链接时用于解析外部引用。
• 优化信息：编译器可以在调试信息中插入额外的信息来帮助优化调试过程。

使用-g选项的一般形式是-glevel，其中level是调试信息级别，可以是1，2或3。默认情况下，使用-g3。

例如，以下是一个简单的C语言程序，它使用了-g选项进行编译：

// test.c
#include <stdio.h>int main() {int a = 10;int b = 20;int sum = a + b;printf("The sum is: %d\n", sum);return 0;
}

编译命令：

gcc -g test.c -o test

这条命令会生成一个带有调试信息的可执行文件test。你可以使用gdb等调试器来调试这个程序。

四、cmakelist常用系统变量

见该文章，CMake中的常用变量的命令

五、对于cmakelist的个人理解

之前一直疑惑cmake、cmakelist等几个关键词的意思。之前整理过关于cmakelist和cmake之类的关系的文章：cmakelist、cmake、makefile、make以及gcc的关系和区别

这次我根据个人理解再整理一下，以我编译工程代码为例，首先我是使用cmake指令去编译cmakliet.txt文件，生成makefile文件，再执行make -j 32去编译Makefile文件，实现对工程代码的编译。

所以上述几个关键词的区别在于，一开始是编写makefile文件，利用make工具依据makefile编译代码。然后发现makefile不好写，就创造了cmake工具，cmake工具依据cmakelist.txt文件编译代码。所以要写cmakelist.txt文件。

想起来之前看的一篇介绍cmakelist的文章，说cmakelist文件也越来越难写。本来为了解决makefile难写的问题发明了cmake工具，但是现在cmakelist也很难写。屠龙者终成恶龙。哈哈哈，有点道理。

六、TARGET_LINK_LIBRARIES

工程语句

TARGET_LINK_LIBRARIES(testDataStatistics protobuf protoc)
TARGET_LINK_LIBRARIES(testDataStatistics cryptopp)
TARGET_LINK_LIBRARIES(testDataStatistics boost_filesystem boost_serialization boost_program_options)

TARGET_LINK_LIBRARIES链接库

这边这个变量我是难以理解的，查到的资料也不全。我所疑惑的是为什么括号里会写好几个库名。我一开始认为是因为一个库可能有多个小名字，那么问题来了，怎么知道这写小名字叫啥呢，在哪里看呢？

然而我现在意识到可能不是我想的这样。里面写的其实是库名，比如protobuf这个库，他可能依赖其他的库，这时候就需要把其他的库也写上去，而且是有顺序的。

target_link_libraries里库文件的顺序符合gcc链接顺序的规则，即被依赖的库放在依赖它的库的后面

参考这篇文章：CMake命令target_link_libraries链接库的顺序

那么问题来了，怎么知道要依赖哪些库呢，这个就比较容易了，在库编译的时候，缺少依赖库的话，会报错告诉你。这样就对了。知识点+1。

四 总结

未完待续