3、从源码到可执行文件

简析

一般来说，C++程序会分为头文件和源代码文件。
C++鼓励我们将组件函数放在单独的文件中，这就意味着会存在多个源代码文件，C++鼓励我们对这些源代码文件单独编译，然后将这些文件的编译版本链接。
单独编译后在链接的意义在于：如果我们要对一个源文件修改，我们就可以只对这个源文件编译，然后和其他文件的编译版本链接。

比如下面这个程序，有一个有文件coordin.h,两个源代码文件 file1.cpp和file2.cpp

coordin.h

#ifndef a
#define a
struct polar
{
    double distance;
    double angle;
};
struct rect
{
    double x;
    double y;
};
polar rect_to_polar(rect xypos);
void show_polar(polar dapos);
#endif

file1.cpp

#include<iostream>
#include"coordin.h"
int main(){
    using namespace std;
    rect rplace;
    polar pplace;
    
    cout<<"Enter the x and y values:";
    while (cin>>rplace.x>>rplace.y)
    {
        pplace = rect_to_polar(rplace);
        show_polar(pplace);
        cout<<"Next two numbers (q to quit):";
    }
    
}

file2.cpp

#include<iostream>
#include<cmath>
#include "coordin.h"

polar rect_to_polar(rect xypos ){
    using namespace std;
    polar answer;
    answer.distance=sqrt(xypos.x*xypos.x+xypos.y*xypos.y);
    answer.angle=atan2(xypos.y,xypos.x);
    return answer;
}

void show_polar(polar dapos){
    using namespace std;
    const double rad_to_deg =57.29577951;

    cout<<"distance=:"<<dapos.distance<<endl<<"angle=:"<<dapos.angle<<endl;
}

可以看出来，coordin.h里面就是函数原型和结构体声明，file1.cpp 和 file2.cpp里就是函数的定义。
这个程序就是把直角坐标化成极坐标。
使用命令行生成可执行文件，是非常简单的

g++ file1.cpp file2.cpp -o myfile.exe

g++帮你完成了很多工作，包括单独编译然后将目标代码文件，库代码和启动代码合并，并生成可执行文件.

注意：file1.cpp中没有include"file2.cpp",可见这两个源代码文件确实是单独编译的。

预处理

g++ -E .\file1.cpp -o file1.i

预处理后得到file1.i 文件。
预处理做的事情有：

展开所有的宏定义并删除 #define

处理所有的条件编译指令，例如 #if #else #endif #ifndef …

把所有的 #include 替换为头文件实际内容，递归进行

删除所有的注释行

添加行号和文件名标识以供编译器使用

保留所有的 #pragma 指令，因为编译器要使用

file1.i 文件里面东西非常多，因为他把<iostream>的代码加进来了，然后我们在文件最后面，发现有coordin.h和file1.cpp中的代码。

编译

g++ -S .\file1.i -o file1.s

file1.s 里面是x86-64汇编代码.

汇编

g++ -c .\file1.s -o file1.o

汇编阶段是把汇编代码变成机器码，当然用记事本看肯定是乱码，得用专门的二进制文件查看器。

链接

如果我们直接用file1.o生成可执行文件，发现会出错：

这是因为file1.cpp中用到的函数的定义是在 file2.cpp中的。

所以同样的方法我们现生成file2.cpp的.o文件 file2.o

我们可以把file2.o 先生成静态库文件，然后再链接。（当然也可以两个 .o 文件链接）

ar -rcs libfile2.a file2.o

可以对比一下静态库文件libfile2.a 和file2.o文件，我们发现库文件就是.o文件前面加了一些代码（索引）

最后我们把file1.o和libfile2.a链接一下，生成可执行文件。

g++ -g .\file1.o .\libfile2.a -o myfile.exe

单独编译

一般来说，C++程序会分为头文件和源代码文件。
C++鼓励我们将组件函数放在单独的文件中，这就意味着会存在多个源代码文件，C++鼓励我们对这些源代码文件单独编译，然后将这些文件的编译版本链接。
单独编译后在链接的意义在于：如果我们要对一个源文件修改，我们就可以只对这个源文件编译，然后和其他文件的编译版本链接。

头文件

头文件是.h文件
头文件中常包含的内容有：

函数原型

宏和 const变量

结构声明

类声明

模板声明

内联函数
有些程序员喜欢在头文件中使用include<>或include"",为了避免同一个头文件被include多次，就会有：

#ifndef aa
#define aa

#endif

这个代码的意思是，在include这个头文件的时候，如果没有导入过这个头文件，那就导入。

源代码文件

源代码文件是.cpp文件
源代码文件会有函数的定义和main函数等。
在源代码文件中一般都会使用include<>或include"",可以导入.h文件，也可以导入.cpp文件

如何用命令行编译多个源文件？

g++ 参数列表.

-g 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GDB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[n] 优化源代码

所谓优化，例如省略掉代码中从未使用过的变量、直接将常量表达式用结果值代替等等，这些操作会缩减目标文件所包含的代码量，提高最终生成的可执行文件的运行效率。

-O 同时减小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 为默认优化
-O2 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 则包括循环展开和其他一些与处理特性相关的优化工作。
g++ -O2 test.cpp

-l(小写L)指定库文件和 -L | 指定库文件路径

-l参数(小写)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和/usr/lib和/usr/local/lib里的库直接用-l参数就能链接
链接glog库 g++ -lglog test.cpp
如果库文件没放在上面三个目录里，需要使用-L参数(大写)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/home/bing/mytestlibfolder目录下
g++ -L/home/bing/mytestlibfolder -lmytest test.cpp

-I (大写i)指定头文件搜索目录

/usr/include目录一般是不用指定的，gcc知道去那里找，但是如果头文件不在/usr/icnclude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 参数了，如果不加你会得到一个”xxxx.h: No such file or directory的错误。-I参数可以用相对路径，比如头文件在当前目录，可以用-I.来指定。

g++ -I/myinclude test.cpp

-Wall 打印警告信息

打印出gcc提供的警告信息

g++ -Wall test.cpp

-w 关闭警告信息

关闭所有警告信息

g++ -w test.cpp

-std=c++11 设置编译标准

使用 c++11 标准编译 test.cpp

g++ -std=c++11 test.cpp

-o 指定输出文件名

指定即将产生的文件名

指定输出可执行文件名为test
g++ test.cpp -o test

-D 定义宏

-D 参数在实际开发中还是经常使用的，比如可通过定义不同的宏，实现选择性编译，编译时定义不同的宏就编译相对应的代码。
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
#ifdef DEBUG
cout<<"hello ";
#endif
cout<<"world!"<<endl;
}
g++ -D DEBUG -o test ./test.cpp
执行test.exe后得到的是hello world!

总结来说,
g++ -L 库文件目录 -l 库文件 -I 头文件搜索目录 -o 指定输出名 1.cpp 2.cpp
例如,file1.cpp放在.\中,file2.cpp放在.\b\中,头文件在.\include
则我们编译这两个文件可以使用
g++ -o mytest -I .\include\ .\file1.cpp .\b\file2.cpp

具体的单独编译细节且看我写的这篇文章：
C++_从源码到可执行文件

vscode中如何设置单独编译，只需修改tasks.json中的args:[]参数就行了

"args": [    //方括号里是传给gcc的参数
                "${file}", //指定要编译的是当前文件
                "-o", //指定输出文件的路径和名称
                "${fileDirname}\\bin\\${fileBasenameNoExtension}.exe",//承接上一步的-o，让可执行文件输出到源码文件所在的文件夹下的bin文件夹内，并且让它的名字和源码文件相同
                "-I",//头文件（自己写的）
                "",//头文件所在文件夹
                "-lfunc",//外部库的名字
                "-L./",//外部库的路径
                "-g", //生成和调试有关的信息
                "-Wall", // 开启额外警告
                "-static-libgcc",  // 静态链接libgcc
                "-fexec-charset=GBK", // 生成的程序使用GBK编码
                "-std=c++17", // 语言标准
            ]

也可以参照其他博主写的这篇
征服VS Code（1）：C/C++单文件编译