(peakflys注：講述Gcc的一些歷程和嘗試，本文轉(zhuǎn)自http://blog.chinaunix.net/uid-20361370-id-1962882.html)
本文討論GNU編譯器集合（GCC）中的C++編譯器（g++）的典型用法，主要是指命令行選項的構(gòu)造。GCC的C++編譯器正常安裝后，可以使用g++或c++命令執(zhí)行。
GCC Option Refresher
本節(jié)回顧GCC的C編譯器的基本使用方法。
g++編譯器的選項可以是單字符，比如-o，也可以多字符，比如-ansi。所以你不可以把多個單字符選項合寫到一起，這和許多其他GNU和UNIX下的程序不同。例如，多字符選項-pg不表示2個單字符選項-p -g。選項-pg表示在最終的2進(jìn)制文件里生成額外的代碼，用來輸出GNU code profiler的信息gprof；而選項-p -g則表示在目標(biāo)2進(jìn)制文件里生成額外的代碼，用來產(chǎn)生prof code profiler需要的信息（-p），并在目標(biāo)里加入調(diào)試信息（-g）。
既然g++把多字符的選項進(jìn)行了區(qū)分，你就可以隨意安排各個選項的順序了。比如：
g++ -pg -fno-strength-reduce -g myprog.c -o myprog
和
g++ myprog.c -o myprog -g -fno-strength-reduce -pg
是一樣的。
一般情況下，這些選項的順序是無所謂的。但是在有些情況下，順序會變得重要，比如你多次使用同一類的選項。舉個例子，-I選項指定了搜索include文件的目錄，如果你用-I指定了多個目錄，gcc會按照你指定目錄的順序搜索需要的文件。
用g++編譯單個源文件myprog.cc很簡單，只要把文件名當(dāng)參數(shù)傳給g++就行了。
$ g++ myprog.cc
-rwxr-xr-x 1 wvh users 13644 Oct 5 16:17 a.out
-rw-r--r-- 1 wvh users 220 Oct 5 16:17 myprog.cc
默認(rèn)情況下，UNIX和LINUX操作系統(tǒng)生成的目標(biāo)文件是當(dāng)前目錄下的a.out，只要輸入./a.out就可以執(zhí)行。在Cygwin系統(tǒng)下，你得到的是a.exe，通過輸入./a或者./a.exe都可以執(zhí)行。
要定義g++的輸出文件名，使用-o選項如下所示：
$ g++ myprog.cc -o runme
$ ls -l
-rw-r--r-- 1 wvh users 220 Oct 5 16:17 myprog.cc
-rwxr-xr-x 1 wvh users 13644 Oct 5 16:28 runme
如果編譯多個源文件，只要在命令行里列出它們就行了，如下所示，最終產(chǎn)生的輸出文件是showdate：
$ g++ showdate.cc helper.cc –o showdate
如果你想先編譯這些源文件，最后再把它們鏈接成一個2進(jìn)制文件，可以用-c選項，那么g++就只產(chǎn)生object文件，如下所示：
$ g++ -c showdate.cc
$ g++ -c helper.cc
$ g++ showdate.o helper.o –o showdate
$ ls -l
total 124
-rw-r--r-- 1 wvh users 210 Oct 5 12:42 helper.cc
-rw-r--r-- 1 wvh users 45 Oct 5 12:29 helper.h
-rw-r--r-- 1 wvh users 1104 Oct 5 13:50 helper.o
-rwxr-xr-x 1 wvh users 13891 Oct 5 13:51 showdate
-rw-r--r-- 1 wvh users 208 Oct 5 12:44 showdate.cc
-rw-r--r-- 1 wvh users 1008 Oct 5 13:50 showdate.o
注意
所有的GCC編譯器都是通過文件的后綴名來判斷文件類型的，然后選擇應(yīng)該進(jìn)行的操作（比如，后綴名為.o的文件只需要進(jìn)行鏈接），文件類型到操作的映射記錄在GCC的specs文件里。在GCC版本4以前，specs文件是標(biāo)準(zhǔn)文本文件，可以用任何文本編輯器修改；但是GCC版本4以后specs文件是內(nèi)建文件，必須要進(jìn)行解壓才能修改。
很顯然，當(dāng)你的項目文件稍微多點，使用命令行來編譯就不可接受了，特別是還要加上搜索目錄、優(yōu)化選項和其他g++選項。解決的方案就是make，不過本文并不討論它。
C++源文件擴(kuò)展名
前面說過所有GCC編譯器都通過文件后綴名來決定采用的操作。下表列出了g++認(rèn)識的文件類型和相應(yīng)的操作。
.C C++ source code to preprocess.
.cc C++ source code to preprocess. This is the standard extension for C++ source files.
.cpp C++ source code to preprocess.
.cxx C++ source code to preprocess
.ii C++ source code not to preprocess.
如果一個文件的后綴名未知，那么就當(dāng)成object文件進(jìn)行鏈接。這并不是說你只能使用上表列出的文件名后綴來區(qū)分源代碼文件和其他文件，你可以用-x lang選項指定一個或多個輸入文件的代碼類型，不使用標(biāo)準(zhǔn)的文件名后綴規(guī)則。lang參數(shù)指定代碼的類型；對于C++，輸入文件可以是c++（標(biāo)準(zhǔn)的C++源文件）或c++-cpp-output（已經(jīng)被預(yù)處理過的C++源文件，不需再進(jìn)行預(yù)處理）。
注意
當(dāng)GCC編譯器遇到上表列出的文件后綴，它會當(dāng)成C++文件。但是，有些GCC編譯器（比如gcc）不能處理C++程序里很復(fù)雜的依賴關(guān)系，比如復(fù)雜的類庫，于是編譯失敗。所以你應(yīng)該用g++（或c++）來編譯C++程序。
GCC的C++編譯器的命令行選項
許多命令行選項對于GCC編譯器家族都是通用的，下表只列出g++專有的命令行參數(shù)。
Option | Description |
-fabi-version=n | 指定編譯代碼需要符合的C++ ABI（application binary interface）版本。對于GCC版本3.4及更高，默認(rèn)的ABI版本是2。 |
-fcheck-new | 保證new操作返回的指針為非空。 |
-fconserve-space | 把全局變量的初始化操作延遲到運(yùn)行的時候，common segment里的全局變量不初始化，這樣減少可執(zhí)行文件的大小。 |
-fdollars-in-identifiers | 允許標(biāo)識符里出現(xiàn)$符號（默認(rèn)）。 |
-fms-extensions | 使g++忽略Microsoft Foundation Classes (MFC)中非標(biāo)準(zhǔn)用法的警告信息。 |
-fno-access-control | 禁止訪問檢查 |
-fno-const-strings | 強(qiáng)制g++把字符串常量的類型定義成char *，而不管ISO C++標(biāo)準(zhǔn)是否要求是const char *。 |
-fno-elide-constructors | 強(qiáng)制g++總是調(diào)用copy構(gòu)造函數(shù)，即使在用臨時對象初始化另一個同類型對象的時候。 |
-fno-enforce-eh-specs | 禁止在運(yùn)行時檢查異常處理違例。 |
-ffor-scope | 對于for語句初始化部分申明的變量，限制其作用域是for循環(huán)以內(nèi)。你也可以用-fno-for-scope選項強(qiáng)制其作用域為下一個‘}’之前，雖然這和ISO標(biāo)準(zhǔn)沖突，但是舊版本g++和許多其他傳統(tǒng)的C++編譯器都是這樣做的。 |
-fms-extensions | 禁止對Microsoft Foundation Classes代碼的不必要的警告。 |
-fno-gnu-keywords | 禁止把typeof作為一個關(guān)鍵字，這樣就可以用它作為標(biāo)識符使用，你仍可以使用__typeof__關(guān)鍵字來代替它。該選項被包含在了-ansi選項里面。 |
-fno-implement-inlines | Saves space by not creating out-of-line copies of inline functions controlled by #pragma statements. Using this option will generate linker errors if the such functions are not inlined everywhere they are called |
-fno-implicit-inline-templates | 不創(chuàng)建隱含的模板實例以節(jié)省空間。（詳見-fno-implicit-templates） |
-fno-implicit-templates | 只創(chuàng)建外聯(lián)（非內(nèi)聯(lián)）模板的顯式實例以節(jié)省空間。 |
-fno-nonansi-builtins | 禁止使用非ANSI/ISO標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)置屬性，包括ffs、alloca、_exit、index、bzero、conjf及其他相關(guān)的函數(shù)。 |
-fno-operator-names | 禁止使用and、bitand、bitor、compl、not、or和xor關(guān)鍵字作為對應(yīng)操作符的同義詞。 |
-fno-optional-diags | 禁止非標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)部語法診斷，比如類中特殊的名字應(yīng)該在何時使用各種不同的形式。 |
-fno-rtti | 禁止給類的虛函數(shù)產(chǎn)生運(yùn)行時類型信息（RTTI） |
-fno-threadsafe-statics | 使g++不產(chǎn)生用于線程安全檢查的代碼，這樣能減少代碼量，如果不需要線程安全的話。 |
-fno-weak | 使g++不使用弱符合支持，即使鏈接器支持它。這個選擇用于g++測試的時候，其他時候請不要使用。 |
-fpermissive | 把代碼的語法錯誤作為警告，并繼續(xù)編譯進(jìn)程。 |
-frepo | 允許模板實例化在連接時自動進(jìn)行。該選項包含了-fno-implicit-templates選項。 |
-fstats | 編譯完成后顯示前端的統(tǒng)計信息。該選項一般只有g(shù)++開發(fā)人員使用。 |
-ftemplate-depth-n | 保證模板實例化的遞歸深度不超過整數(shù)n。 |
-fuse-cxa-atexit | 注冊靜態(tài)對象的析構(gòu)函數(shù)時，使用__cxa_atexit而不是atexit。 |
-fvisibility=value | （GCC 4.02或以后）使g++不導(dǎo)出ELF（Executable and Linking Format，Linux和Solaris等系統(tǒng)上默認(rèn)的2進(jìn)制文件格式）中用hidden標(biāo)識的object模塊內(nèi)或庫內(nèi)的符號。該選項能減少目標(biāo)文件大小，加快符號表的查找，從而改善運(yùn)行性能。但是，該選項也會因為不同的visibility等級而導(dǎo)致模塊間拋出異常發(fā)生問題，詳見后面的““Visibility Attributes and Pragmas for GCC C++ Libraries”一節(jié)。如果沒有使用該選項，那么默認(rèn)的visibility值是default，即導(dǎo)出所有目標(biāo)文件和庫里的符號。 |
-nostdinc++ | 禁止在C++的標(biāo)準(zhǔn)目錄里搜索頭文件。 |
g++編譯器的其他一些C++選項處理優(yōu)化、警告和代碼生成的任務(wù)，我們在其他章節(jié)里討論。下表總結(jié)了專對C++的警告選項。
Option | Description |
-Wabi | 當(dāng)編譯器生成的代碼和標(biāo)準(zhǔn)C++ ABI不兼容的時候發(fā)出警告。對于GCC版本3.4和更高，默認(rèn)的ABI版本是2。 |
-Wctor-dtor-privacy | 當(dāng)一個類的所有構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都是私有時發(fā)出警告。 |
-Weffc++ | 當(dāng)出現(xiàn)不符合《Effective C++》（Scott Meyers，Addison-Wesley，2005，ISBN: 0-321-33487-6）風(fēng)格的代碼時給出警告 |
-Wno-deprecated | 使用已過時C++屬性和用法時不給出警告。 |
-Wno-non-template-friend | 當(dāng)非模板的友元函數(shù)定義在模板里時不給出警告。In the C++ language template specification, a friend must declare or define a nontemplate function if the name of the friend is an unqualified identifier. |
-Wno-pmf-conversions | 當(dāng)把一個指向類成員函數(shù)的指針隱式轉(zhuǎn)化成一般指針的時候不給出警告。 |
-Wnon-virtual-dtor | 當(dāng)一個類需要虛析構(gòu)函數(shù)而又沒有申明虛析構(gòu)函數(shù)的時候給出警告。該選項被包含在-Wall選項里。 |
-Wold-style-cast | 當(dāng)在C++源代碼里使用了傳統(tǒng)C語言風(fēng)格的類型轉(zhuǎn)換方式時，給出警告。 |
-Woverloaded-virtual | 當(dāng)子類的函數(shù)申明覆蓋基類虛函數(shù)的時候給出警告。 |
-Wreorder | 當(dāng)類成員變量的初始化順序和申明順序不一致的時候給出警告。g++編譯器會自動記錄所有變量的正確初始化順序。該選項被包含在-Wall選項里。 |
-Wsign-promo | 當(dāng)一個重載操作把一個有符號數(shù)值轉(zhuǎn)換成無符號數(shù)值的時候給出警告。在版本3.4及以前，g++對無符號類型進(jìn)行了保護(hù)，但是這和C++標(biāo)準(zhǔn)不一致。 |
-Wstrict-null-sentinel | 當(dāng)用一個無類型的NULL作為哨兵的時候發(fā)出警告。哨兵是指一個無效的輸入值，通常代表輸入的結(jié)束。此問題的原因是無類型的NULL在不同的編譯器實現(xiàn)里有不同的大小，所以必須先轉(zhuǎn)化成固定的類型。 |
ABI Differences in g++ Versions
C++ ABI是一套API標(biāo)準(zhǔn)，定義了C++庫提供的數(shù)據(jù)類型、類、方法、頭文件等的接口和規(guī)范。對庫和目標(biāo)文件來說，物理組織、參數(shù)傳遞方式和命名方式是很重要的，所以需要一個統(tǒng)一的接口，使編譯出來的C++程序與提供的庫的接口一致。這種一致性對語言特有的一些屬性更加重要，比如拋出異常和捕捉異常的時候。
從版本3開始的GNU C++編譯器，都遵循一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C++ ABI規(guī)范，定義在http://www.codesourcery.com/cxx-abi/abi.html。雖然這個規(guī)范是為64位Itanium定制的，但是它適用于任何平臺，并且已經(jīng)作為GNU/Linux和BSD系統(tǒng)的C++ ABI的實現(xiàn)。
版本3.4以前的g++使用ABI版本1，之后使用ABI版本2。不同ABI版本之間的程序和庫不能混用。如果你不確定自己g++的ABI版本，可以用g++ --version命令檢查g++的版本，或用一個偽編譯命令顯示ABI標(biāo)識符，命令行如下：
g++ -E -dM - < /dev/null | awk '/GXX_ABI/ {print $3}'
如果顯示102，那么就是版本1；如果顯示1002，就是版本2。如果你必須用到以前版本ABI的庫，那么給g++加上選項-fabi-version=n，其中n就是你要兼容的ABI版本。這樣做只能算作權(quán)宜之計，把所有舊的代碼和庫更新到當(dāng)前版本才是最佳解決方案。
GNU C++ Implementation Details and Extensions
本文雖然不討論怎樣寫好C++程序，但是當(dāng)你用GCC的C++編譯器編譯你的C++程序的時候，你可以從GCC的擴(kuò)展中得到許多好處，包括編譯器自身的優(yōu)勢和g++使用的標(biāo)準(zhǔn)C++庫libstdc++的優(yōu)勢。本節(jié)提煉出最為重要的一些擴(kuò)展特性，并討論它們在C++規(guī)范和編譯器行為方面的一些差異。
Attribute Definitions Specific to g++
作為對visibility屬性（詳見于“Visibility Attributes and Pragmas for GCC C++ Libraries”）的補(bǔ)充，g++提供了2個額外的屬性，即init_priority(priority)和java_interface屬性。
The init_priority Attribute
該屬性允許用戶控制某個名字空間里的對象的初始化順序。通常，對象的初始化順序是它們在某個代碼單元里的定義順序。init_priority只有一個整型參數(shù)，值為101到65535，越小表示優(yōu)先級越大。比如，在下面的偽碼里，類MyClass將比類YourClass先初始化：
class MyClass
{
…
};
class YourClass
{
__attribute__ ((visibility("default"))) void MyMethod();
…
};
要改變它們的初始化順序，你可以把代碼改成下面這樣：
class MyClass
{
__attribute__ ((init_priority(65535)));
…
};
class YourClass
{
__attribute__ ((init_priority(101)));
…
};
你只需要注意所使用的優(yōu)先級數(shù)值的順序，具體使用了哪個數(shù)值則無所謂（即只要MyClass的優(yōu)先級數(shù)值比YourClass大就行了，是不是65535和101則無所謂）。
The java_interface Attribute
該屬性通知g++某個類是一個Java接口類，并只能在標(biāo)識了extern “Java”的模塊內(nèi)使用。調(diào)用這個類的函數(shù)使用的是GCC Java編譯器的接口表機(jī)制（interface table mechanism），而不是通常的C++虛函數(shù)表機(jī)制（virtual function table mechanism）。
提示
記住，Java的運(yùn)行時環(huán)境需要更多的初始化工作。當(dāng)你混合使用C++和Java代碼時，最好用Java寫主程序，這樣能保證調(diào)用Java函數(shù)前初始化工作已經(jīng)做足了。
C++ Template Instantiation in g++
模板是C++最有用和最有趣的特性之一，能減少重復(fù)代碼，提高復(fù)用率，簡化調(diào)試和代碼維護(hù)工作。模板也有利于編譯時的類型檢查，比如，使用了模板就不用再傳遞void指針，因為你可以把模板參數(shù)實例化成任何需要的類型。
g++通過增加3個功能擴(kuò)展了標(biāo)準(zhǔn)的ISO模板定義：
l 支持使用extern關(guān)鍵詞對實例化類型進(jìn)行前置申明；
l The ability to instantiate the support data required by the compiler for a named template class without actually instantiating it by using the inline keyword
l The ability to only instantiate the static data members of a class without instantiating support data or member functions by using the static keyword
基本上，GCC的g++編譯器支持Borland和Cfront（AT&T）兩種模板特性。要支持Borland的模板實例化和使用特性，g++使用-frepo選項允許預(yù)處理器在處理每個翻譯單元（源代碼文件）時進(jìn)行模板實例化，并把信息存在.rpo文件里。這些文件被后面的編譯過程使用，并由鏈接器最后合并成單個編譯單元。要支持Cfront特性，g++內(nèi)置了一個模板實例化庫并在鏈接的時候合并到代碼里。Cfront要求使用模板的代碼要么進(jìn)行顯式實例化，要么包含定義模板的申明文件。你可以把顯式實例化放在代碼的任何地方，或一個包含的頭文件里。對于后者，你可能要去掉-fno-implicit-templates選項，這樣你只得到了顯式實例化的那些實例。
Function Name Identifiers in C++ and C
GCC編譯器預(yù)定義了2個標(biāo)識符存儲當(dāng)前函數(shù)的標(biāo)識。__FUNCTION__標(biāo)識符只存儲函數(shù)名字，__PRETTY_FUNCTION__則存儲函數(shù)的全稱。在C程序里，這2種名字是一樣的，但是在C++程序里它們有區(qū)別。下面的程序展示了這種區(qū)別：
#include <iostream>
using namespace std;
class c {
public:
void method_a(void)
{
cout<<"Function "<<__FUNCTION__<<" in "<<__FILE__<< endl;
cout<<"Pretty Function "<<__PRETTY_FUNCTION__<<" in "
<< __FILE__ << endl;
}
};
int main(void)
{
c C;
C.method_a();
return 0;
}
運(yùn)行的輸出是：
$ ./a.out
Function method_a in FUNCTION_example.cc
Pretty Function void c::method_a() in FUNCTION_example.cc
在C++里，__FUNCTION__和__PRETTY_FUNCTION__是變量，而不是宏定義，所以#ifdef __FUNCTION__是沒有意義的。
注意
如果你的GCC是3.2版本或更高，那么__FUNCTION__和__PRETTY_FUNCTION__的行為就和C99定義的__func__變量是一樣的。早于3.2版本的GCC編譯器把__FUNCTION__和__PRETTY_FUNCTION__定義成字符串，所以它們可以和其他字符串進(jìn)行串接操作。
Minimum and Maximum Value Operators
g++編譯器加入了<?和>?操作符，分別表示2個數(shù)值中較小的和較大的那個。比如，下面的代碼把10賦給min變量：
min = 10 <? 15;
而下面的代碼把15賦給max：
max = 10 >? 15;
提示
既然這些操作符是語言提供的，那么它們也能對任何類或enum類型進(jìn)行重載。
Using Java Exception Handling in C++ Applications
Java和C++的異常處理模型是不同的，雖然g++能猜測C++代碼何時使用了Java異常，你最好還是明確標(biāo)識出這種情況，避免鏈接錯誤。要告訴g++一塊代碼可能使用Java異常，把下面的代碼放在該翻譯單元中任何catch和throw代碼之前：
#pragma GCC java_exceptions
你不能在一個翻譯單元里同時使用Java和C++異常。
Visibility Attributes and Pragmas for GCC C++ Libraries
寫C++庫的時候一個普遍的問題就是可見的ELF符號太多了，其實許多符號都不能被外部使用，也不用對外公開。GCC版本4.02及更高提供了-fvisibility=value選項和相關(guān)的內(nèi)置屬性，使你可以控制這種行為，使用的方式和微軟C++編譯器提供的__declspec(dllexport)方式相似。新的-fhidden選項有2個可選值：default，導(dǎo)出目標(biāo)文件的所有符號（這也是默認(rèn)的行為）；hidden，不導(dǎo)出當(dāng)前目標(biāo)模塊的符號。還可以在函數(shù)或類前加如下代碼來進(jìn)行設(shè)置：__attribute__ ((visibility("default")))和__attribute__ ((visibility("hidden")))。
默認(rèn)情況下，ELF導(dǎo)出全部符號。要隱藏特定目標(biāo)文件的符號，需要在編譯該文件的時候加上-fvisibility=hidden選項。這將導(dǎo)致makefile的復(fù)雜性大大增加，因為你要么需要手動設(shè)置每個文件的編譯選項，要么改變?nèi)志幾g選項導(dǎo)致任何符號都不能導(dǎo)出。這在類庫正常拋出異常或者調(diào)試某些變量的時候?qū)嵲谑莻€災(zāi)難。
讓指定的符號可見的好方式是聯(lián)合使用代碼屬性設(shè)置和編譯選項-fvisibility=hidden。如果要導(dǎo)出某個符號，先在它們的定義前加上__attribute__((visibility("default")))，比如下面這樣：
class MyClass
{
int i;
__attribute__ ((visibility("default"))) void MyMethod();
…
};
然后給makefile增加-fvisibility=hidden的編譯選項，這樣所有其他的符號就被隱藏了。另一個稍微好點的方法是定義一個宏，并放到所有你不想導(dǎo)出的符號定義前面，然后使用默認(rèn)的導(dǎo)出所有符號，如下所示：
#define LOCAL __attribute__ ((visibility("hidden")))
class MyClass
{
int i;
LOCAL void MyMethod();
…
};
編譯時不使用-fvisibility=value選項，這樣除了MyMethod被隱藏，其他符號都被導(dǎo)出。
還有一種控制可見屬性的pragma語法現(xiàn)在還能使用，不過將來可能要去掉，如下面這樣：
extern void foo(int);
#pragma GCC visibility push(hidden)
extern void bar(int);
#pragma GCC visibility pop
符號foo會被導(dǎo)出，但是bar則不會。這種方式雖然很簡單方便，但是建議你還是使用visibility和__attribute__