第3章程序设计基础.ppt

第 3 章 程序设计基础 GNU集成编译环境GCC(GNU Compiler Collection)是一种面向嵌入式领域、支持多种编程语言、支持多种CPU的交叉编译工具。 本章主要介绍： GCC编译过程 C/C++交叉编译器arm-elf-gcc 交叉汇编器 arm-elf-as 交叉连接器arm-elf-l d 工程管理器make 汇编语言编程 混合编程 3.1 GNU GCC简介 GNU GCC是一套面向嵌入式领域的交叉编译工具，支持多种编程语言、多种优化选项并且能够支持分步编译、支持多种反汇编方式、支持多种调试信息格式，目前支持X86、ARM7、StrongARM、PPC4XX、MPC8XX、MIPS R3000等多种CPU。 GNU GCC的基本功能包括： 输出预处理后的C/C++源程序（展开头文件和替换宏） 输出C/C++源程序的汇编代码 输出二进制目标文件 生成静态库 生成可执行程序 转换文件格式 3.1.1 GCC 组成 1. C/C++交叉编译器arm-elf-gcc arm-elf-gcc是编译的前端程序，它通过调用其他程序来实现将程序源文件编译成目标文件的功能。 编译时，它首先调用预处理程序(cpp)对输入的源程序进行处理，然后调用 cc1 将预处理后的程序编译成汇编代码，最后由arm-elf-as将汇编代码编译成目标代码。 arm-elf-gcc具有丰富的命令选项，可以控制编译的各个阶段，满足用户的各种编译需求。 2. 汇编器 arm-elf-as arm-elf-as将汇编语言程序转换为ELF (Executable and Linking Format，执行时链接文件格式)格式的可重定位目标代码，这些目标代码同其它目标模块或函数库易于定位和链接。 arm-elf-as产生一个交叉参考表和一个标准的符号表，产生的代码和数据能够放在多个区 (Section)中。 3. 连接器arm-elf-ld arm-elf-ld根据链接定位文件Linkcmds中的代码区、数据区、BSS区和栈区等定位信息，将可重定位的目标模块链接成一个单一的、绝对定位的目标程序。 该目标程序是ELF格式，并且可以包含调试信息。 arm-elf-ld会产生一个内存映象文件Map.txt,该文件显示所有目标模块、区和符号的绝对定位地址。 它也产生交叉参考列表，显示参考每个全局符号的目标模块。 arm-elf-ld支持将多个目标模块链接成一个单一的、绝对定位的目标程序，也能够依此对目标模块进行链接，这个特性称为增量链接(Incremental Linking)。 假如输入文件是一个函数库，arm-elf-ld会自动从函数库装载被其它目标模块参考的函数模块。 arm-elf-ld与其它链接程序相比，能提供更有帮助的诊断信息。许多链接器遇到第一个错误即放弃链接，而arm-elf-ld只要有可能都继续执行，帮助用户识别其它错误，有时甚至能获得输出代码。 4. 库管理器arm-elf-ar arm-elf-ar将多个可重定位的目标模块归档为一个函数库文件。 采用函数库文件，应用程序能够从该文件中自动装载要参考的函数模块，同时将应用程序中频繁调用的函数放入函数库文件中，易于应用程序的开发管理。 arm-elf-ar支持ELF格式的函数库文件. 5. 工程管理器MAKE Make是用于自动编译、链接程序的实用工具,使用make后就不需要手工的编译每个程序文件。要使用make,首先要编写makefile。 Makefile描述程序文件之间的依赖关系，并提供更新文件的命令。在一个程序中，可执行文件依赖于目标文件,而目标文件依赖于源文件。如果makefile文件存在,每次修改完源程序后，用户通常所需要做的事情就是在命令行敲入“make”,然后所有的事情都由make来完成。 6. 其他实用程序 目标文件格式转换工具arm-elf-objcopy支持的文件格式有H-record、S-record、ABS、BIN、COFF、ELF。例如，它能够将ELF格式文件转换为其它格式的文件，如intel H-record格式、Motorola S-record等。arm-elf-nm程序用于显示文件中的符号信息。 3.1.2 GCC编译程序的基本过程 GCC编译程序的基本过程如下： arm-elf-gcc根据输入文件的后缀来确定文件的类型，然后根据用户的编译选项（包括优化选项、调试信息选项等）将其编译成相应的汇编临时文件（后缀为.s）； arm-elf-as将该汇编文件编译成目标文件（后缀为.o）； arm-elf-ld 根据用户的链接选项（包括指定链接命令文件等）将目标文件和各种库链接起来生成可执行文件。 图3-1展示了该编译过程： 3.2 C/C