C/C++编译器入门：揭秘编译流程，详解G++和CMake

2023-12-12 04:03:19

C/C++ 编译：将人类语言转化为机器代码的艺术

简介

C/C++ 编译器是软件开发不可或缺的工具，它将我们人类可读的源代码转换为计算机可以执行的二进制代码。了解编译流程和相关概念对于掌握 C/C++ 编程至关重要。本文将深入探讨 C/C++ 编译的世界，涵盖从编译流程到工程配置和依赖管理等各个方面。

编译流程

C/C++ 编译是一个多步骤的过程，涉及以下关键阶段：

预处理（Preprocessing）： 预处理器对源代码进行处理，包括宏展开、头文件包含等操作。
编译（Compilation）： 编译器将预处理后的源代码转换为汇编代码，即计算机指令的低级表示。
汇编（Assembly）： 汇编器将汇编代码转换为机器代码，即计算机可以直接执行的二进制指令。
链接（Linking）： 链接器将目标文件（编译后的代码块）和库文件（预编译的代码集合）链接在一起，形成可执行文件。

流行编译器：G++ 和 GCC

G++ 是 GCC（GNU 编译器集合）的 C++ 前端，因此它与 GCC 共享许多底层代码和功能。GCC 是一个开源的编译器，广泛用于 Linux 和 Unix 系统。

CMake：跨平台构建系统

CMake 是一个跨平台的构建系统，可以管理编译过程和构建项目。它支持多种编译器，包括 G++、GCC 等，并提供一个统一的界面来配置和构建项目。

编译标准

C/C++ 编译标准定义了 C/C++ 语言的语法和语义。当前最新的 C++ 标准是 C++20。遵守编译标准对于确保代码在不同平台上的一致性和可移植性至关重要。

工程配置

CMake 工程配置定义了如何构建项目。它通常包含以下信息：

项目名称和
源代码和头文件的位置
依赖项
编译器和编译标志
链接器和链接标志

依赖管理

CMake 支持依赖管理，可以在工程配置中指定项目对其他项目的依赖关系。CMake 会自动解析依赖关系，并根据依赖关系的顺序构建项目。

编译命令

CMake 提供了几条用于编译项目的命令：

cmake： 配置项目
make： 构建项目（在类 Unix 系统中）
ninja： 构建项目（作为 make 的替代）

链接

链接将目标文件和库文件连接在一起，形成一个可执行文件。链接器通常会使用动态链接或静态链接。动态链接在运行时将代码加载到内存，而静态链接在编译时将代码嵌入到可执行文件中。

调试

调试是查找和修复程序错误的过程。可以使用 GDB、LLDB 等工具来调试 C/C++ 程序。这些工具允许开发者逐步执行代码，检查变量并设置断点。

参考示例

下面是一个使用 CMake 的标准工程配置的示例：

project(my_project)

set(SRC_DIR src)
set(INC_DIR include)

find_package(Foo REQUIRED)

set(CMAKE_CXX_COMPILER g++)
set(CMAKE_CXX_FLAGS -std=c++17 -Wall -Wextra)

add_executable(my_project ${SRC_DIR}/main.cpp)

install(TARGETS my_project DESTINATION bin)