gcc/g++ 编译器笔记

贡献者： addis

• 参考官方文档。
• 注意：不要改变系统默认的 /usr/bin/gcc 和 /usr/bin/g++ symlink 的版本！ 因为一些安装过程（例如 cuda）需要 gcc 编译 kernel module，必须使用默认版本。如果已经改变了，就卸载 gcc 和 g++，再重装一次就行。
• -I <dir> 选项可以声明 .h 所在的目录
• -c 选项只编译不 link
• 使用其他目录下的 cpp 文件如 g++ -c <other flags> <dir1>/1.cpp <dir2>/2.cpp 3.cpp 4.cpp.....
• 编译器会自动搜索默认目录 /usr/local/include/ 下的头文件
• -D 宏 定义宏
• -O3 是最优化，-g 是调试，如果不调试，需要手动定义 -D NDEBUG
• -g 不包含一些信息如宏定义，需要用 -g3，要打出 Macro 的位置和定义，用 info macro 宏名
• static link 时候，.o 文件或者库只能调用它后面的 .o 文件或者库。因为 linker 按顺序搜索，从 main() 函数开始，如果有未定义的 symbol 就留到以后再找，而把没有用的 symbol 抛弃。这样能提高效率。
• 如果有多个 .o 或者库互相依赖，就用括号括起来，例如 g++ hello.cpp -L. -( -la -lb -)。-(...-) 是 --start-group ... --end-group 的简写。
• 检查内存泄露可以用 Address Sanitizer：g++ main.cpp -fsanitize=address -static-libasan -g。注意仅适用于动态编译。
• 自动检查 signed 整数加减乘的溢出可以用 -ftrapv，亲测支持 int, long, long long（其他类型貌似不行），运行时会终止程序，可以用 gdb 找到位置，不能在程序中 catch。如果想支持所有整数类型，可以用 SafeInt 库。
• g++ 的默认输出是 stderr 而不是 stdout，所以如果 pipe 的时候要指定 stderr

1. linker (ld)

• g++ 在链接阶段就是调用 ld 命令，也就是 GNU Linker
• 例如 ld -o my_program file1.o file2.o -L/path/to/libs -lmylib -lc -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
• 如果所有的 o 文件中有重复的 symbol（函数/变量）链接时就会触发 ODR 错误，--allow-multiple-definition（危险）会忽略错误并使用第一个看到的定义。
• -L 指定添加 -l 的搜索路径
• ld --verbose | grep SEARCH_DIR | tr -s ' ;' \\012 可以查看 linker 的默认搜索路径

2. preprocessor

• g++ -E -P xxx.cpp > out.txt 会显示 preprocessor 的输出，其中 -P 会删掉 linkmarker（用于显示代码在头文件中来源）
• g++ -E -dM xxx.cpp > out.txt 会输出所有 Macro 的定义，每行一个（但并没有定义的位置）。

3. 编译警告

• 详见文档。
• 在编译输出的警告中一般会提示 [-Wxxx]，如果不需要警告，就用 -Wno-xxx。

4. 宏

• 参考文档。
• #if GCC_VERSION > 30200 可以要求 GCC 版本大于 3.2.0。其中 3 是 __GNUC__，2 是 __GNUC_MINOR__, 0 是 __GNUC_PATCHLEVEL__。

5. 环境变量

• 参考官方文档。
• CPATH 是搜索头文件的路径。相当于 -I 选项。
• LIBRARY_PATH 是编译时搜索库文件的路径。相当于 -L 选项。
• LD_LIBRARY_PATH 是运行时搜索动态链接库的路径。相当于 rpath（详见 “g++ 编译器创建静态和动态链接库”）。

6. C++ 标准

• 参考文档。
• 目前（2022-11-23），g++ 的默认标准是 -std=gnu++17 这是 -std=c++17 加上 GNU 的一些拓展。
• 其他的选项如 -ansi 或 -std=c++98 或 -std=c++03，-std=c++11或14或17或20
• 如果要严格符合标准（去除所有 gnu 拓展），用 -pedantic 给出警告，或者 -pedantic-errors 给出错误。

7. 头文件依赖

• g++ -H xxx.cpp 可以列出所有头文件的路径，尤其是 #include <...> 中的有时候很难判断用的是哪里的头文件另见（CPATH 环境变量和 -I 选项）。
• g++ 的 -MM 选项可以生成某个 cpp 文件或者 h 文件的所有依赖（包括依赖的依赖）。-MM -nostdinc++ 则可以在依赖中去掉标准库中的头文件。
• g++ 的 -M 选项也一样，但会生成多条依赖关系，每个依赖关系只包含直接依赖。