Linux中编译C++代码的g++工具，以及g++的常用操作指令
这是一篇技术文章，如果你想继续阅读，并希望从中有所收获，你现在应当具备以下技能：
- C++ 编程语言基础
- Linux 操作系统基础
本文目录
1. GCC概述
2. g++编译过程
3. g++重要编译参数
3.1. 编译带调试信息的可执行文件
3.2. 优化源代码
3.3. 指定库文件
3.4. -I 指定头文件搜索目录
3.5. -Wall 打印警告信息
3.6. -w 关闭警告信息
3.7. 使用-std 设置编译标准
3.8. -o(小写) 指定输出文件名
4. 总结
1. GCC概述
GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU开发的编程语言译器。而GCC下面有两个比较常用的工具就是gcc(GUN C Compiler)和g++(GUN C++ Compiler)，即C语言编译器和C++编译器。人们通常用gcc编译纯C代码，用g++编译C++代码。实际上可以用直接用g++编译C或者C++代码，本文我们学习怎样使用g++。
- GCC 编译器支持编译 Go、Object-C、Object-C ++、Fortran、Ada、BRIG（HSAIL）等程序；
- Linux 开发 C/C++ 一定要熟悉 GCC；
- VSCode 是通过调用 GCC 编译器来实现 C/C++的编译工作的。
开始之前，先安装g++编译工具，如下命令
sudo apt install -y g++
2. g++编译过程
使用 g++ 编译C++源代码的时候，我们可使用以下命令 即可完成编译C++源代码文件，并且直接产生可执行的二进制文件
# 编译test.cpp 文件，在 Linux 下，默认产生名为 a.out 的二进制可执行文件
g++ test.cpp
实际上，上面的一步编译指令包含了以下几个过程
第一步：预处理 Pre-processing，生成.i 文件
# -E 选项指示编译器仅对输入文件进行预编译
g++ -E test.cpp -o testr.i
第二步：编译-Compiling，生成.s 文件
# -S 编译选项告诉 g++ 在为 c++ 代码产生了汇编语言文件后停止编译
# g++ 产生的汇编语言文件的缺省扩展名是 .s
g++ -S test.i -o test.s
第三步：汇编-Assembing，生成.o 文件
# -c 选项告诉 g++ 仅把源代码编译为机器语言的目标代码
# 缺省时 g++ 建立的目标代码文件有一个 .o 的扩展名
g++ -c test.s -o test.o
第四步：链接-Lingking，生成 bin 二进制文件
# -o 编译选项来为将产生的可执行文件指定文件名，如果不使用-o参数，在Linux下默认输出名为 a.out 的可执行文件
g++ test.o -o test
3. g++重要编译参数
3.1. 编译带调试信息的可执行文件
-g 选项告诉GCC产生能被 GNU调试器(DGB) 使用的调试信息，以调试程序
# 产生带调试信息的可执行文件test
g++ -g test.cpp -o test
3.2. 优化源代码
所谓优化，是指如省略代码中从来未使用过的变量、直接常亮表达式用结果替代等操作，这些操作会缩减目标文件所含的代码，提高最终生成的可执行文件的运行效率。
O参数告诉 g++ 对源代码进行基本优化。这些优化在大多数情况下都使程序执行得更快，常用优化级别如下：
-O: 同时减少代码的长度和执行时间，其效果等价于 -O1
-O0: 表示不做优化
-O1: 表示默认优化
-O2: 告诉 g++ 产生尽可能小和尽可能快的代码。除了完成-O1 的优化之外，还进行一些额外的调整工作，如指令调整等
-O3: 包括循环展开和其他一些与处理性相关的优化工作，选项将使编译的速度比 -O 慢，但通常产生的代码执行速度会更快。
# 使用 -O2 优化源代码，并输出可执行文件。
g++ -O2 test.cpp
源代码优化示例
创建一个效率低下的代码文件 src/01_basic/inefficency.cpp ，添加以下C++源代码
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{
unsigned long int counter;
unsigned long int result;
unsigned long int temp;
unsigned long int five;
for (counter = 0; counter < 2009 * 2009 * 100 / 4 + 2010 ; counter += (10-6)/4)
{
temp = counter/1979;
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
// 每次循环都会进行一次无用的 复杂的运算
five = 200 * 200 / 8000;
result = counter;
}
}
cout << "result = " << result << endl;
return 0;
}
先使用直接编译的方式生成without_o.out可执行文件，如下命令
# 代码无优化
g++ inefficency.cpp -o without_o.out
接下来我们再使用优化后的编译方式，生成with_o.out可执行文件，如下命令
# 使用-O2级别的代码优化
g++ inefficency.cpp -O2 -o with_o.out
后执行两种方式编译生成的可执行文件，如下图
01_01.png
可以看到计算的结果是一样的，但是我们可以通过等待时间知道 没有编译优化的 without_o.out 执行时间明显大于 with_o.out。我们可以使用 time 命令计算执行程序所需的时间，可以看到明显的时间区别，如下图
01_02.png
总结：加上 -O 优化参数后（我们一般使用 -O2），编译器会帮我们优化低效率的代码。从而提高最终程序的执行效率。
3.3. 指定库文件
在 g++ 工具中，
-l或者-L指定库文件，|(大写i) 指定库文件路径
-l 参数（小写L）就是用来指定程序要链接的库，-l 参数紧接着就是库名，在/lib、/usr/lib、/usr/local/lib里的库直接调用 -l 参数就能链接，这三个库目录我们在下文中叫做系统库目录
# 链接 glog库 编译
g++ -lglog test.cpp
如果库文件没有放在系统库目录中，需要使用-L 参数（大写l）指定库文件所在目录，-L 参数跟着的是库文件所在的目录名
# 链接 mytest库。libmytest.so 在 ~/lib目录下
g++ -L~/lib -lmytest test.cpp
3.4. -I 指定头文件搜索目录
/usr/include 一般不用指定，gcc 知道去那里找，但是如果头文件不在 /usr/include 里我们就要用 -I 参数指定了，比如头文件放在 /myinclude目录里，那编译命令行就要加上 -I/myinclude 参数，如果不加你会得到一个 xxx.h: No such file or directory 的错误。-I 参数可以使用相对路径，也可以使用绝对路径。
# 编译代码时，指定当前目录下的myinclude目录作为头文件目录
g++ -I/myinclde test.cpp
3.5. -Wall 打印警告信息
打印出gcc提供的警告信息
g++ -Wall test.cpp
3.6. -w 关闭警告信息
在使用高版本的C++标准进行编译的时候，代码写的不规范的时候，比如定义变量但是不使用，g++将会提示对应的警告信息。但可以使用-w关闭这些警告
# 关闭所有警告信息
g++ -w test.cpp
3.7. 使用-std设置编译标准
# 使用 c++11 标准编译 test.cpp
g++ -std=c++11 test.cpp
3.8. -o(小写) 指定输出文件名
# 指定即将产生的文件名为 test
g++ test.cpp -o test
3.9. -D 定义宏
为了演示宏的作用，创建源码文件 gcc_02_test/test.cpp ，并添加以下C++源代码
#include <stdio.h>
int main()
{
// 根据是否存在 DEBUG 进行逻辑处理
#ifdef DEBUG
printf("DEBUG LOG\n");
#endif
printf("in\n");
return 0;
}
使用 g++ -DDEBUG test.cpp 编译的同时定义DEBUG宏，执行编译后的可执行文件可以看到 "DEBUG LOG" 被输出。原因时我们使用-DDEBUG 参数定义 DEBUG 宏，在执行程序的时候，程序检测到了 DEBUG 宏的存在，并执行了对应的逻辑。
4. 总结
在本节课，我们掌握了以下知识：
- GCC 的概念：GNU编译套件
- g++ 的编译过程
- g++ 的编译的常用参数
