gcc 与 g++

工具	常见用途	说明
`gcc`	编译 C 程序	也能根据后缀调用对应前端，但链接 C++ 程序时不如 `g++` 省心
`g++`	编译 C++ 程序	会自动链接 C++ 标准库

经验规则：

C 文件：gcc main.c -o main
C++ 文件：g++ main.cpp -o main

从源码到可执行文件的四个阶段

C/C++ 源码变成可执行程序，一般分为四步：预处理、编译、汇编、链接。

.c/.cpp 源码
   ↓ 预处理 -E
.i/.ii 预处理结果
   ↓ 编译 -S
.s 汇编代码
   ↓ 汇编 -c
.o 目标文件
   ↓ 链接
可执行文件

1. 预处理 Preprocessing

1 2	gcc -E file.c -o file.i g++ -E file.cpp -o file.ii

预处理会：

展开 #include 文件；
替换 #define 宏；
处理条件编译，如 #ifdef / #ifndef / #if。

输出结果是已经展开宏和头文件的文本文件。

2. 编译 Compilation

1 2	gcc -S file.i -o file.s g++ -S file.ii -o file.s

编译阶段把预处理后的 C/C++ 代码翻译成汇编代码，输出 .s 文件。

3. 汇编 Assembling

1 2	gcc -c file.s -o file.o g++ -c file.s -o file.o

汇编阶段把 .s 汇编代码转换成目标文件 .o。目标文件已经包含机器码，但通常还不能直接运行，因为外部函数、全局符号、库函数等引用还没完全解析。

常用的“一步生成目标文件”写法：

1 2	gcc -c file.c -o file.o g++ -c file.cpp -o file.o

4. 链接 Linking

1 2	gcc file.o -o program g++ file.o -o program

链接阶段会：

合并多个 .o 文件；
链接静态库或动态库；
解析函数调用、全局变量等符号地址；
生成最终可执行文件。

多个源文件的常见编译方式：

1
2
3

g++ -c main.cpp -o main.o
g++ -c util.cpp -o util.o
g++ main.o util.o -o app

常见组合命令

一步到位编译：

1 2	gcc file.c -o program g++ file.cpp -o program

只预处理：

1	gcc -E file.c -o file.i

只生成汇编：

1	gcc -S file.c -o file.s

只编译不链接：

1	gcc -c file.c -o file.o

常用编译选项

选项	描述
`-o <output_file>`	指定输出文件名；省略时通常输出 `a.out`
`-std=c++17` / `-std=c11`	指定语言标准
`-O0`	不优化，适合调试
`-O2`	常用优化级别，兼顾性能和稳定性
`-O3`	更激进优化，可能增加体积，也不一定总更快
`-Os`	优化体积
`-Wall`	启用大部分常用警告
`-Wextra`	启用额外警告
`-Werror`	把警告当作错误
`-g` / `-ggdb`	生成调试信息，便于 GDB 调试
`-I<dir>`	添加头文件搜索路径
`-L<dir>`	添加库文件搜索路径
`-l<name>`	链接库，例如 `-lm` 链接数学库
`-DNAME=value`	在编译命令中定义宏
`-fstack-protector-all`	启用栈保护，尝试检测栈缓冲区溢出

开发调试阶段常用：

1	g++ -std=c++17 -O0 -g -Wall -Wextra -Werror -fsanitize=address,undefined main.cpp -o main

竞赛/发布阶段常用：

1	g++ -std=c++17 -O3 -Wall -Wextra main.cpp -o main

Sanitizer

AddressSanitizer 和 UndefinedBehaviorSanitizer 很适合开发期排错。

1	g++ -g -O1 -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer main.cpp -o main

1	g++ -g -O1 -fsanitize=undefined main.cpp -o main

选项	检测内容
`-fsanitize=address`	越界访问、use-after-free 等内存访问错误
`-fsanitize=undefined`	未定义行为，如部分整数溢出、空指针解引用等

注意：Sanitizer 会增加编译时间和运行时开销，通常只在开发、测试、调试阶段使用。

常见错误定位

undefined reference

示例：

1	undefined reference to `foo()`

通常发生在链接阶段，表示声明存在，但链接器找不到实现。常见原因：

忘记把实现所在的 .cpp / .o 加入编译命令；
忘记链接库；
函数签名声明和定义不一致；
C 与 C++ 混合链接时缺少 extern "C"。

multiple definition

示例：

1	multiple definition of `x`

通常表示同一个全局变量或函数被多个目标文件重复定义。常见原因：

在头文件中直接定义了非 inline 函数或全局变量；
头文件被多个 .cpp 包含后，每个 .cpp 都生成一份定义。

解决思路：

头文件里放声明：extern int x;
某一个 .cpp 里放定义：int x = 0;
函数模板、类模板通常需要放头文件；普通函数不要随便在头文件中定义，除非标记为 inline。

查看更详细帮助

man gcc
man g++
gcc --help
g++ --help