关于编译:关于编译的重要概念总结

回忆初学编程的时候，大部分人都是从 C 语言开始学起的，除了一些常见的语法和思维，一些基础知识经常被人们疏忽，如果没有及时地进行梳理，可能短时间内没有太大的影响，然而在日后碰到这些问题时仍旧一头雾水。例如 C 语言是一门编译型语言，编译型语言首先将源代码编译生成机器语言，再由机器运行机器码（二进制）。对于编译型语言，绕不过的就是编译器。

上面提出几个问题，无妨思考一下：

• 什么是 GNU
• 什么是 GCC / G++
• 什么是 MinGW-w64
• C++ 规范有哪些？次要区别是什么？
• Makefile 是什么？cmake 是什么？

如果脑海中没有一个整体的概念框架的话，正如那张图，一个全副武装的骑士，尽管防护的很好，然而对于编译器的基础知识把握的不牢，就像头盔上的一个缝隙，可能下一箭正中缝隙，败下阵来。

上面具体介绍这几个概念：

什么是 GNU

GNU 是一个打算或者叫静止。在这个旗号下成立了 FSF，起草了 GPL 等。

GNU 操作系统是一种由自由软件形成的类 Unix 操作系统，该零碎基于 Linux 内核，指标在于建设一个齐全相容于 UNIX 的自由软件环境。

过后 Unix 零碎开始免费和商业闭源了。针对这一景象，Richard Stallman 发动了 GNU 打算，模拟 Unix 的界面和应用形式，从头做一个开源的版本。他本人做了编辑器 Emacs 和编译器 GCC。接下来开发者实现了包含外围的 gcc 和 glibc。然而 GNU 零碎短少操作系统内核。原定的内核叫 HURD，始终完不成。同时 BSD（一种 UNIX 发行版）陷入版权纠纷，x86 平台开发暂停。这时 Linus 为了在 PC 上运行 Unix，在 Minix 的启发下，开发了 Linux。当然 Linux 只是一个零碎内核，系统启动之后应用的依然是 gcc 和 bash 等软件。Linus 在公布 Linux 的时候抉择了 GPL，因而合乎 GNU 的主旨。也补救了 GNU 在这方面的短少，于是合在一起打包公布叫 GNU / Linux。而后省掉了后面局部，变成了 Linux 零碎。实际上 Debian，RedHat 等 Linux 发行版中内核只占了很小一部分容量。

参考：https://www.gnu.org/gnu/gnu-linux-faq.html

什么是 GCC / G++

GCC(GNU 编译器套件)：GNU Compiler Collection。能够编译 C、C++、JAVA、Fortran、Pascal、Object-C、Ada 等语言。

gcc / g++

gcc 是 GCC 中的 GNU C Compiler（C 编译器）

g++ 是 GCC 中的 GNU C++ Compiler（C++ 编译器）

编译的四个阶段

在具体的编译过程中，次要分为四个阶段：

1. cpp(预处理器)：c 语言 pre-proccessor。头文件开展，宏替换，正文去掉。hello.c 变成 hello.i
2. ccl(编译器)：c 语言 compile。C 文件变成汇编文件：hello.i 变成 hello.s
3. as(汇编器)：assembler。汇编文件变成可执行的二进制文件：hello.s 变成 hello.o
4. ld(链接器):GNU Linker,loader。将函数库中相应的代码组合到指标文件中，汇编文件和零碎库文件链接起来，生成在特定平台可执行的程序。

最早的操作系统中，是没有链接器的，由加载器 loader 进行工作，所以 ld 的命名由此而来。

gcc 调用了 C compiler，而 g ++ 调用了 C ++ compiler

gcc 和 g ++ 的次要区别

1. 对于 .c 和.cpp 文件，gcc 别离当做 c 和 cpp 文件编译（c 和 cpp 的语法强度是不一样的）
2. 对于 .c 和.cpp 文件，g++ 则对立当做 cpp 文件编译
3. 应用 g ++ 编译文件时，g++ 会主动链接规范库 STL，而 gcc 不会主动链接 STL
4. gcc 在编译 C 文件时，可应用的预约义宏是比拟少的
5. gcc 在编译 cpp 文件时 /g++ 在编译 c 文件和 cpp 文件时（这时候 gcc 和 g ++ 调用的都是 cpp 文件的编译器），会退出一些额定的宏。
6. 在用 gcc 编译 c ++ 文件时，为了可能应用 STL，须要加参数 –lstdc++，但这并不代表 gcc –lstdc++ 和 g++ 等价，它们的区别不仅仅是这个

这里强推《深刻了解计算机系统》，CSAPP 这本书上解说的十分具体。

参考：GCC 的 gcc 和 g ++ 区别 – samewang – 博客园

MinGW-w64

MinGW 的全称是：Minimalist GNU on Windows。它实际上是将经典的开源 C 语言 编译器 GCC 移植到了 Windows 平台下，并且蕴含了 Win32API，因而能够将源代码编译为可在 Windows 中运行的可执行程序。简略来说，MinGW 就是 GCC 的 Windows 版本。

MinGW-w64 与 MinGW 的区别在于 MinGW 只能编译生成 32 位可执行程序，而 MinGW-w64 则能够编译生成 64 位 或 32 位 可执行程序。目前，MinGW 现已被 MinGW-w64 所取代，且 MinGW 也早已进行了更新。

MinGW-w64 是开源软件，能够收费应用。应用 Windows 的 C 语言运行库，因而编译出的程序不须要第三方 DLL，能够间接在 Windows 下运行。那些驰名的开源 IDE 理论只是将 MinGW-w64 封装了起来，使它领有敌对的图形化界面，简化了操作，但外部外围依然是 MinGW-w64。

C++ 语言版本

C++ 是一门以 C 为根底倒退而来的一门面向对象的高级程序设计语言，从 1983 年由 Bjarne Stroustrup 传授在贝尔实验室创建开始至今，已有 30 多个年头。C++ 从最后的 C with class，经验了从 C ++98、C++ 03、C++ 11、C++ 14、C++17 再到 C ++ 20 屡次标准化革新，性能失去了极大的丰盛，曾经演变为一门集面向过程、面向对象、函数式、泛型和元编程等多种编程范式的简单编程语言。

C++ 98

C++ 从最后的 C with Classes 新增了很多其余的个性，比方异样解决、模板、规范模板库（STL）、运行时异样解决（RTTI）与名字空间（Namespace）等。C++ 03 通常被认为是 98 的补丁。

C++ 11

C++ 引入了 对象挪动 、 右值援用 、lamba 表达式（函数式编程）、编译时类型辨认（auto）、 别名模板 以及很多新型关键词（如 nullptr、decltype、constexpr）等古代编程语言常具备的能力，让 C ++ 与时俱进，开发效率失去了很大的晋升。这些新的个性随着 C ++11 规范的公布而被正式确立下来。C++ 11 版本也被称为 古代 C ++，而 C ++ 98/03 版本也被称为 传统 C ++。此外还有 long long 的根本类型。新增容器std::unordered_map/std::unordered_multimap、std::unordered_set/std::unordered_multiset 等。

C++ 14

C++14 引入了二进制文字常量、将类型推导从 Lambda 函数扩大到所有函数、变量模板以及数字分位符等。进一步补充优化 C ++11。

C++ 17

到了 2017 年，C++ 迎来了 C ++17 规范。此次对 C ++ 的改良和扩增，让 C ++ 变得更加容易接受和便于应用了。C++17 引入了许多新的个性，比方类模板参数推导、UTF- 8 文字常量、fold 表达式、新类型以及新的库函数等。

C++ 20

C++20 的 Big Four（四大新个性：概念、范畴、协程和模块）以及外围语言（包含一些新的运算符和批示符）。

参考文章：C++ 版本发展史_c++ 历史版本_蓬莱道人的博客 -CSDN 博客

Makefile

一个工程中的源文件成千上万，其按类型、性能、模块别离放在若干个目录中，makefile 定义了一系列的规定来指定哪些文件须要先编译，哪些文件须要后编译，哪些文件须要从新编译，甚至于进行更简单的性能操作，因为 makefile 就像一个 Shell 脚本一样，也能够执行操作系统的命令。

make 是一个命令工具，它解释 Makefile 中的指令。在 Makefile 文件中形容了整个工程所有文件的编译程序、编译规定。Makefile 有本人的书写格局、关键字、函数。像 C 语言有本人的格局、关键字和函数一样。而且在 Makefile 中能够应用零碎 shell 所提供的任何命令来实现想要的工作。Makefile 在绝大多数的 IDE 开发环境中都在应用，譬如 Visual C++ 的 nmake、linux 下的 GNU make、Qt 的 qmake 等等。

cmake

不同的 IDE 所集成的 make 工具所遵循的标准和规范都不同，也就导致其语法、格局不同，也就不能很好的跨平台编译，会使得工作繁琐。那么 cmake 为了解决这个问题而诞生了，其容许开发者指定整个工程的编译流程，在依据编译平台，生成本地化的 Makefile 和工程文件，最初用户只需 make 编译即可。简而言之，能够把 cmake 看成一款主动生成 Makefile 的工具，所以编译流程就变成了：cmake—>make–> 用户代码–> 可执行文件