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用g++命令执行C++多文件项目

在不同的系统平台上,执行 C++ 程序的常用方式也有所不同。比如说在 Windows 平台上,我们经常使用 Visual Studio、dev C++、codeblocks 这些 IDE 执行 C++ 程序;而在 Linux 平台上,虽然也有很多可用的 C++ IDE,但执行 C++ 程序更常采用的方式是使用 g++ 命令。

除此之外,Linux 平台上还经常编写 makefile 来运行规模较大的 C++ 项目。关于 makefile,读者可阅读《Makefile教程:Makefile文件编写1天入门》专题做详细了解。

本节将在 CentOS 系统下(Linux 发行版之一),为读者演示如何使用 g++ 命令执行 C++ 程序。

安装g++编译器

值得一提的是,CentOS 系统并没有默认安装 g++ 编译器,需要我们自行安装。读者也可以使用如下命令验证当前环境中是否已经安装有 g++。

打开 Terminal 终端并执行如下命令:

[root@bogon ~]# which g++
/usr/bin/g++

可以看到,我所使用的系统环境中,已经安装好了 g++,其位于 /user/bin/g++ 目录中。如果读者所使用的系统环境中也已安装好了 g++ 编译器,可以跳过此安装环节。

对于尚未安装 g++ 编译器的读者,可直接在终端中执行如下命令:

yum install gcc-c++

注意,该命令执行时可能会提示“你需要以 root 权限执行此命令”,这种情况下可以输入su命令,然后输入 root 用户的登陆密码,再次执行安装指令即可成功安装。

g++命令执行C++项目

那些被编译器隐藏了的过程》一节中讲到,C 或者 C++ 程序的执行过程分为 4 步,依次是预处理、编译、汇编和链接。

我们知道,C++ 多文件编程中有头文件(.h 为后缀)和源文件(.cpp为后缀)之分。需要注意的是,在执行 C++ 项目时,头文件是不需要经历以上这 4 个阶段的,只有项目中的所有源文件才必须经历这 4 个阶段。

假设有这样一个 C++ 项目:
//student.h
class Student {
public:
    const char *name;
    int age;
    float score;
    void say();
};

//student.cpp
#include <iostream>   //std::cout、std::endl
#include "student.h"  //Student
void Student::say() {
    std::cout << name << "的年龄是" << age << ",成绩是" << score << std::endl;
}

//main.cpp
#include "student.h"  //Student
int main() {
    Student *pStu = new Student;
    pStu->name = "小明";
    pStu->age = 15;
    pStu->score = 92.5f;
    pStu->say();
    delete pStu;  //删除对象
    return 0;
}
该项目正确的执行结果为:

小明的年龄是15,成绩是92.5


可以看到,当前项目中有 1 个 student.h 头文件,student.cpp 和 main.cpp 2 个源文件。接下来就用 g++ 命令执行此项目,其过程依次是:

1) 经历预处理阶段,执行如下命令:

[root@bogon ~]# g++ -E main.cpp -o main.i
[root@bogon ~]# g++ -E student.cpp -o student.i

其中,-E 选项用于限定 g++ 编译器只进行预处理而不进行后续的 3 个阶段;-o 选项用于指定生成文件的名称。Linux 系统中,通常用 ".i" 作为 C++ 程序预处理后所得文件的后缀名。

感兴趣的读者可自行运行cat main.i指令查看 main.i 文件中的内容(student.i文件也可以用此方式查看)。


2) 经历编译阶段,即对预处理阶段得到的 -i 文件做进一步的语法分析,生成相应的汇编代码文件。继续执行如下命令:

[root@bogon ~]# g++ -S main.i -o main.s
[root@bogon ~]# g++ -S student.i -o student.s

其中,-S 选项用于限定 g++ 编译器对指定文件进行编译,得到的汇编代码文件通常以“.s”作为后缀名。感兴趣的读者可以使用 cat 命令查看生成文件的内容。

3) 经历汇编阶段,即将汇编代码文件转换成可以执行的机器指令。继续执行如下命令:

[root@bogon ~]# g++ -c main.s -o main.o
[root@bogon ~]# g++ -c student.s -o student.o

-c 指令用于限定 g++ 编译器只进行汇编操作,最终生成的目标文件(本质就是二进制文件,但还无法执行)通常以“.o”作为后缀名。

4) 经历链接阶段,即将所有的目标文件组织成一个可以执行的二进制文件。执行如下命令:

[root@bogon ~]# g++ main.o student.o -o student.exe

注意,如果不用 -o 指定可执行文件的名称,默认情况下会生成 a.out 可执行文件。Linux 系统并不以文件的扩展名开分区文件类型,所以 a.out 和 student.exe 都是可执行文件,只是文件名称有区别罢了。

以上 4 个阶段中,文件的生成不分先后,只要保证所有源文件都得到处理即可。

经历以上 4 步,最终会生成 student.exe 可执行文件,其执行结果为:

[root@bogon ~]# ./student.exe
小明的年龄是15,成绩是92.5

注意“./”表示当前目录,不能省略。


读者可能觉得整个执行过程非常繁琐,直接执行如下命令即可生成最终的可执行文件:

[root@bogon ~]# g++ main.cpp student.cpp -o student.exe
[root@bogon ~]# ./student.exe
小明的年龄是15,成绩是92.5

强烈建议初学者学会使用前一种“繁琐”的执行方式,因为它有利于你更深入地了解 C++ 程序的执行过程。

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