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C语言编译器之一,GCC

2021-08-24    小扇子的笔记
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C语言作为高级语言,用其编写的程序指令机器并不能识别,因此需要有一个编译器将其转换为机器可识别的二进制指令。C语言已经出现50多年的时间,其相关的编译器种类众多,从最早先的turbo c系列编译器,到大名鼎鼎的gcc,还有基于LLVM的clang,各有优劣,而且在多个平台(如windowslinuxmac)上都广泛使用。同时由于Windows的强势存在,其自家的Visual C/C++编译器也有不少的应用。

一般C语言程序是在PC上编写,并将其编译成可执行文件,最终放到电脑或设备上去执行。

C语言编译器之一,GCC

 

现在主流PC的CPU架构+操作系统组合有多种,其编译生成的可执行程序可能在不同的架构下执行,因此对于同一类编译器,可能需要针对CPU架构和系统组合也要有相应的版本。

C语言编译器之一,GCC

 

注:苹果自研的ARM架构CPU M1将会在2022年用于最新的MAC pro笔记本中。

编译程序一般分为两种情况(如下举例):

A、 在X86+Windows系统下编译C程序,可以直接在X86+Windows系统的PC上直接执行;

B、 在X86+Windows系统下需要x86-Arm交叉编译器编译C程序,才能在ARM平台设备上执行;

因此需要根据开发编译平台与目标运行平台选择编译器类别,而有些IDE集成了官方对应的C编译,安装就可以使用,如:

1、对于Visual C/C++编译器,集成开发环境Visual Studio也集成了Visual C/C++编译器,安装Visual Studio后,即可IDE中编辑/编译C程序;

2、对于ARM(R/M系列)和8051系列,集成开发环境(IDE)中可能已经集成了交叉编译器环境,如MDK KEIL中已经集成了ARMCC交叉编译器,安装MDK后,就可以在IDE中编辑/编译C程序。

C编译器很多,以下分别介绍当前主流的几个C编译器!首先是大名鼎鼎的GCC编译器。

C语言编译器之一,GCC

 

一、GCC编译器

GCC是(GNU Compiler Collection)的缩写,是由GNU开发的编程语言译器。最初是为C语言而编写,后面陆陆续续扩充了C++、 Objective-C、 Fortran、JAVA、Ada和Go语言,也包括了这些语言的库(如libstdc++,libgcj等),因此GCC是GNU编译器套件。

Gcc编译器镜像在其官方FTP服务器上可以下载,目前最新版本为gcc-11.2.0。

C语言编译器之一,GCC

 


C语言编译器之一,GCC

 

1、 gcc for ARM

当今移动端手机处理器基本上是基于ARM架构,而许多智能设备或物联网设备内置芯片的CPU内核也是基于ARM,因此,ARM公司也不断更新维护针对ARM架构的交叉c编译器。

ARM从1985年设计的ARMv1芯片,到现在ARMv9,已经有30几年的历史,各个架构典型的处理器版本如下表所示:

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目前广泛使用的是ARMv7、ARMv8;ARMv7在智能设备芯片、微处理器MCU上应用比较多,比如NXP推出的IM6ULL采用ARM Cortex-A7,ST推出的STM32F4采用ARM Cortex-M4内核;而目前流行的手机处理器,基本都是ARMv8架构中的Cortex-A系列中,比如现在华为P50系列的麒麟9000处理器就是采用ARM Cortex-A77,小米11系列的骁龙888处理器采用ARM Cortex-A78,因此,理论上骁龙888比麒麟9000处理器会强一些。

ARMv9架构是ARM今年刚推出的全新的下一代架构,首款基于Armv9架构的大核CPU Arm Cortex-A710以及首款高效率小核Arm Cortex-A510的手机,估计明年会到来。

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ARMv8的架构继承以往ARMv7与之前处理器技术的基础,除了现有的16/32bit的Thumb2指令支持外,也向前兼容和扩充了现有A32(ARM 32bit)指令集的AArch32架构 ,新增了基于64bit的AArch64架构;

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A、 基于32位Arm Cortex-A, Arm Cortex-M, and Arm Cortex-R处理器的GCC交叉编译工具链(基本上ARMv7架构下使用),ARM开发者网站提供了下载,包含Windows, Linux, Mac OS X操作系统平台,目前最新版本为10.3-2021.07,下载地址:

https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

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A、 基于AArch32(扩充版32位)与AArch64(新增64位)的交叉编译器(ARMv8架构下),ARM开发者网站提供了下载,包含Windows, Linux, Mac OS X操作系统平台,目前最新版本为10.3-2021.07,下载地址:

https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-a/downloads

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2、 Linux下gcc编译器

Linux一般自带gcc编译器,可以通过gcc –v查看其版本号,如下图:

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从打印信息中 “Target:x86-64-linux-gnu”,可以看出默认的gcc编译器是针对x86架构的,因此编译得出的可执行文件只能在x86架构下执行;而一般情况是在Linux下开发编译C程序,然后在ARM下执行,因此需要安装交叉编译C编译器。

在ARM官网上可以下载最新版本,或芯片厂家会提供对应修改过的版本,同时有些第三方组织提供修改过的编译器版本,如Linaro GCC编译器,下载地址为:

https://snapshots.linaro.org/components/toolchain/

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按以上4个步骤下载gcc-linaro-4.9.4-2017.01-
x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar版本编译器,并上传至ubuntu系统中,拷贝到目录/usr/local/arm中对交叉编译工具进行解压,解压命令如下:sudo tar –vxf gcc-linaro-4.9.4-2017.01- x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar,解压完成会生成一个名为gcc-linaro-4.9.4-2017.01- x86_64_arm-linux-gnueabihf的文件夹就是交叉编译工具链。

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然后修改环境变量,执行sudo vi /etc/profile命令打开/etc/profile文件,在文件末尾添加PATH路径,这样交叉编译工具链就安装成功。

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最后执行命令sudo apt-get install lsb-core lib32stdc++6安装标准C库, 然后读取版本号验证工具链安装正确。

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3、 Windows下的gcc编译器

3.1、MinGW-w64编译器

MinGW-w64编译器是gcc编译器的Windows版本,MinGW 的全称是:Minimalist GNU on Windows,它也是一个可自由使用和自由发布的Windows特定头文件和使用GNU工具集导入库的集合,它使用 Windows 的C语言运行库,可以将C源码编译成可在Windows下执行。

进入MinGW-w64下载最新版本的编译器:

http://www.mingw-w64.org/doku.php

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当前最新版本为V.9.0.0,点击Downloads下载,进入下载页面;MinGW-w64 的代码和可执行文件被托管存储在 SourceForge 上,如下链接地址:

https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/mingw-w64/mingw-w64-release/

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往下拉找到可执行文件MinGW-W64-install.exe,下载直接双击安装,不用去编译源代码。

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需要连接网络在线安装mingw-w64-install.exe,在进行版本和主机架构选择后就会自动下载mingw组件。

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组件下载完成后,在bin目录下包含了各种工具,如:gcc.exe,g++.exe,gdb.exe,将bin文件夹路径添加到系统环境变量PATH中,至此,mingw安装完成。

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验证mingw编译功能。

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3.2、集成开发环境(IDE)

以上使用mingw编译C语言采用的是命令行的形式,对于学习C语言来说是非常清晰的,但是开发项目时C文件数量众多,一个个编译显得不现实,因此需要编写makefile来统一编译管理,这样就回到了Linux下的C语言编程,体现不出Windows桌面系统的优势,因此在Windows下,许多集成开发环境(IDE)集成了MinGW编译器,PC应用开发的工具有QT,Code::Blocks,Dev C++ ,C-Free等,嵌入式开发的工具有MDK(KEIL),IAR等。

3.2.1、QT

QT是一个跨平台的开发环境,WINDOWS/LINUX/MAC下都可以用,同一套代码分别在三个平台下编译就可生成各个平台的应用程序,其下载的官方网站如下:

https://download.qt.io/archive/qt/;

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目前最新版本为6.1,选择一个合适版本下载安装,QT在安装时可以选择配套的MinGW版本,这样编写C/C++项目工程时,一键编译就很方便。

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3.2.2、Code::Blocks

Blocks是一个免费的C/ c++和Fortran IDE,IDE集成了MinGW编译器,官方下载地址如下:
https://www.codeblocks.org/downloads/。

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下载后直接安装即可。

3.2.3、Dev-C++

devc ++是一个免费的Windows集成开发程序,内嵌 GCC 编译器(GCC 编译器的 Windows 移植版,也就是MinGW),是 NOI、NOIP 等比赛的指定工具。Dev C++ 的优点是体积小(只有几十兆)、安装卸载方便、学习成本低,缺点是调试功能弱。

下载地址:
https://sourceforge.net/projects/orwelldevcpp/或
https://bloodshed-dev-c.en.softonic.com/

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Dev C++ 下载完成后会得到一个安装包(.exe 程序),双击该文件即可开始安装。

3.2.4、C-Free

C-Free是一款集成开发环境(IDE),支持多种编译器的专业化C/C++,使用者可以轻松地编辑、编译、连接、运行、调试C/C++程序。Visual Studio的很庞大臃肿,而C-Free整个软件才14M,非常轻巧,安装简单,可以自由切换编译器。C-Free最新版本是5.0,注册需要80RMB,可以免费试用30天,过期不注册将无法使用。C-Free也提供了永久免费版,可以无限使用,版本号为4.0。

官方下载地址:
https://c-free.soft32.com/

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C-Free可配置MinGW 2.95/3.x/4.x/5.0编译器。

3.2.5、Keil

在基于Cortex-M或8051系列MCU的嵌入式开发中,许多优秀的IDE也都集成了交叉编译工具,如源自德国Keil公司,开发几个分别用于ARM系列、8051系列的集成IDE,内部集成了编译器(ARMCC、Keil C),这些编译器就是集成的交叉编译器,就是在windows下编译,生成的可执行程序在ARM或51内核执行。

官方下载地址:
https://www.keil.com/download/product/

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3.2.6、IAR Embedded Workbench

总部在北欧的瑞典的IAR公司的集成开发环境IAR Embedded Workbench,也是专用于Cortex-M或8051系列MCU的嵌入式开发。IAR也是集成了IAR C/ C++编译器。

官方下载地址:
https://www.iar.com/products/#/search

C语言编译器之一,GCC

 

IAR工具有免费30天的试用期,如果自己学习使用,可以破解。

4、 Mac下的gcc编译器

Mac OS X 10.4版本前,Mac也是采用gcc编译器编译Object-C,Mac OS X 10.5版本之后,LLVM-Clang编译器开始逐渐替代GCC编译器成为Mac的主要编译器,因此,后续gcc等工具默认不再Mac OS X系统中安装,而有时在MAC OS X下编译开源软件项目可能需要gcc编译器,因此以下提供几个常用的gcc安装方法(总结于其它博主的安装方法)。

4.1、命令行工具

命令行工具作为XCODE IDE的可选软件包,也就是Command Line Tools,为mac终端用户提供了许多常用的工具,如实用程序和编译器,包括svn,git,make,GCC,clang,perl,size,strip,strings,libtool,cpp,what等,因此安装了Command Line Tools,就包含了GCC编译器软件,有几个方式安装Command Line Tools。

4.1.1、通过XCODE安装

安装XCODE后,默认不安装Command Line Tools,但是可以通过菜单可视化安装命令行工具,如下图所示:

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4.1.2、通过Command Line Tools安装包

XCODE软件很大,有几十G空间,因此可以选择下载 Command Line Tools安装包安装,前提是有AppLE开发者账号,登录开发者网站下载xx.mpkg安装包
https://developer.apple.com/cn/,

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4.1.3、通过xcode-select –install命令安装

命令xcode-select是一个在多个命令行工具目录之间切换的实用程序,如下相关命令选项:

A、 xcode-select [-help] ;查看帮助

B、 xcode-select [-switch xcode_folder_path] ;切换xcode版本

C、 xcode-select [-print-path] ;查看当前版本xcode路径

D、 xcode-select [-version] ;查看xcode版本

E、 xcode-select [–install] ;安装xcode工具

通过xcode-select –install命令安装方法如下:

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4.2、通过brew包管理工具安装

a、安装包管理工具,terminal终端执行如下指令(国内安装源),安装home brew:

安装完整版:

/bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"

安装简化版:

/bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)" speed

卸载脚本:

/bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/HomebrewUninstall.sh)"

安装错误查询地址:

https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/blob/master/error.md

b、执行指令brew install gcc安装gcc。

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c、执行gcc –v查看版本

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发现gcc执行时映射到clang,因此后续调用gcc需要带上版本号,如gcc-10 –v;编译程序也一样:gcc-10 main.cpp -o mainApp -lstdc++。

4.3、通过gcc安装包安装

a、到gcc托管网站sourceforge上下载所需的gcc版本,如下网站:

https://sourceforge.net/projects/hpc/files/hpc/gcc/;

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b、打开terminal终端,进入gcc-9.2-bin.tar.gz压缩包所在的目录,然后执行解压:

gunzip gcc-9.2-bin.tar.gz
sudo tar -xvf gcc-9.2-bin.tar

c、添加环境变量,打开配置文件touch ~/.bash_profile,添加PATH路径:

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d、激活配置:source ~/.bash_profile,然后gcc –version查看版本信息:

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