Набір компіля торів GNU GNU Compiler Collection GCC набір компіляторів для різних мов програмування GCC вільне програмне

Набір компіля́торів GNU (GNU Compiler Collection, GCC) — набір компіляторів для різних мов програмування. GCC — вільне програмне забезпечення, розроблене Фондом Вільних Програм під ліцензією GNU GPL та GNU LGPL, і є ключовою складовою набору знарядь розробки GNU (GNU development toolchain). Це стандартний компілятор для вільних Unix-подібних операційних систем, і деяких пропрієтарних систем, що з них розвинулись, наприклад Mac OS X.

GNU Compiler Collection

GCC, під керуванням командного рядка
Тип	набір компіляторів
Розробник	The GNU Project
Перший випуск	23 травня 1987
Стабільний випуск	12.1 (6 травня 2022; 2 роки тому (2022-05-06))
Платформа	кросплатформова програма
Операційна система	декілька
Мова програмування	C, , Ada
Доступні мови	англійська, російська та багато інших
Стан розробки	Активний
Ліцензія	GPL
Репозиторій	gcc.gnu.org/git/gcc.git
Вебсайт	gcc.gnu.org
Медіафайли у Вікісховищі

Спочатку називався GNU Компілятор Сі, оскільки підтримував лише одну мову програмування — C. Пізніше був розширений для підтримки , Fortran, Java (компілятор GCJ), Ada, D, та інших.

Огляд

GCC започаткований Річардом Столменом у 1985 році як компілятор для проєкту GNU Project, аби мати компілятор який є вільним програмним забезпеченням. Його розробкою тісно опікувався Фонд Вільних Програм. Перша версія випущена навесні 1987, на кінець 1987 року з'явилася підтримка . GCC був першим незалежно створеним (не базувався на препроцесорі CFront Б'ярна Страуструпа) та першим власне компілятором (а не препроцесором у C) мови C++.

У 1997 група розробників, незадоволена повільним темпом і закритістю офіційної розробки GCC, створила проєкт EGCS (Experimental/Enhanced GNU Compiler System — Експериментальна/Покращена Збірка Компіляторів GNU), який об'єднав декілька експериментальних відгалужень GCC. Розробка EGCS з часом виявилась більш життєвою ніж GCC, і у квітні 1999 року EGCS оголошена офіційною версією GCC.

GCC тепер розробляється широкою групою розробників зі всього світу. Вона перенесена на більшу кількість типів процесорів та операційних систем ніж будь-який інший компілятор.

GCC є офіційним компілятором GNU, включно із GNU/Linux, прийнятий як основний компілятор і для інших операційних систем, таких як варіанти *BSD, Mac OS X, NeXTSTEP, і BeOS. Версія GCC під Microsoft Windows забезпечується проєктами MinGW та Cygwin, під DOS — проєктом (лише C/C++).

Мови

Версія 4.0.0 (випущена 20 квітня 2005), у типовій збірці підтримує наступні мови:

Ада (GCC для Ada також відомий як )
Сі
(GCC для C++ також відомий як )
Fortran (GCC для Фортрану також відомий як GFortran)
Java (GCC для Java також відомий як GCJ. Видалений починаючи з версії GCC 7.1)
Objective-C
Go (GCC для Go, або gccgo) (починаючи з версії 4.6)
D (GCC D) (починаючи з версії 9.1)

Підтримка CHILL припинена через недостатню активність розробки. Додаткові проєкти підтримують мови програмування Pascal, , , Mercury, VHDL, (PL/I) та Objective-C++.

Архітектури

GCC (версії 4.1) створює код для таких процесорних архітектур:

Alpha
ARM
(System/370),
x86 та AMD64
IA-64 («Itanium»)
Motorola 68000

Менш відомі серед підтримуваних процесорів включають , , Atmel AVR, , , , , , , Intel i960, , , , , MMIX, , , , , , і . Окремими проєктами підтримується , PDP-10 і Z8000.

Структура

Зовнішній інтерфейс GCC є стандартом для компіляторів на платформі Unix. Користувач викликає управляючу програму, яка називається gcc. Вона інтерпретує аргументи командного рядка, визначає і запускає для кожного вхідного файлу свої компілятори потрібної мови, запускає, якщо необхідно, асемблер і компонувальник.

Компілятор кожної мови є окремою програмою, яка отримує початковий текст і породжує вихід на мові асемблера. Всі компілятори мають загальну внутрішню структуру:

front end, який проводить синтаксичний розбір і породжує абстрактне синтаксичне дерево,
і back end, який конвертує дерево в Register Transfer Language (RTL), виконує різні оптимізації, потім породжує програму на мові асемблера, використовуючи архітектурно-залежне зіставлення зі зразком.

GCC майже повністю написаний на Сі, хоча значна частина front-end для Ади написана на Ада.

В травні 2010 Керівний комітет GCC вирішив дозволити використовувати C++ компілятор для компіляції GCC. В серпні 2012 року комітет дозволив також використовувати C++ мову для розробки GCC і деякі складні структури даних (напр хеш-таблиці ітп) були переписані з допомогою C++ з використанням . Для компіляції GCC зараз вимагається компілятор мови C++, що підтримує щонайменше ISO/IEC C++03 стандарт.

Етапи компіляції програми мовою С на GCC

Компіляція програми на мові C за допомогою gcc передбачає такі послідовні етапи: препроцесор (prepocessing), компіляція (compilation), збирання (assembly), лінкування(linking). Розглянемо кожен з даних етапів на прикладі програми 'hello.c'. Зверніть увагу, що для компіляції hello.c нема потреби викликати кожну із нижче розглянутих команд окремо. Усі програми автоматично викликає компілятор і їх виклики можна відслідковувати додавши опцію '-v' до команди gcc. Розглянувши кожну команду окремо ми будемо краще розуміти роботу компілятора. Поряд з тим, що 'hello' є досить простою програмою, у ній використано зовнішні бібліотеки, тому під час компіляції даної програми будуть пройдені усі вище вказані етапи.

Препроцесор

Першим етапом компіляції є виклик препроцесора. Препроцесор розгортає(підставляє значення у) макроси та додає у 'hello.c' код необхідних header-файлів. Для цього gcc викликає таку команду: cpp hello.c > hello.i Результатом виконання даної команди є файл 'hello.i', у якому міститься source-код з розгорнутими макросами і вставленими header-файлами. Зверніть увагу, що вихідні файли роботи препроцесора мають розширення '.i' для програм на мові С і '.ii' для програм на мові С++. По замовчуванню hello.i та інші проміжні файли після компіляції не буде збережено на диску, проте, це можливо змінити вказавши опцію '-save-temps=obj' під час виклику gcc, тобто

gcc -save-temps=obj -c hello.c

Компілятор

Наступним етапом є власне компіляція вихідного файлу препроцесора(hello.i). Результатом цього етапу є файл 'hello.s'. У даному файлі міститься код на мові ассемблер. Файл 'hello.s' є проміжним, тому компілятор по замовчуванню його видаляє. Щоб зберегти 'hello.s' і переглянути його вміст необхідно виконати таку команду: gcc -S hello.i Результатом цієї команди є файл 'hello.s' Ось як виглядає 'hello.s' для процесора з архітектурою x86_64.

.file "hello.c"

.section .rodata

.LC0:

.string "Hello World"

.text

.globl main

.type main, @function

main:

.LFB0:

.cfi_startproc

pushq %rbp

.cfi_def_cfa_offset 16

.cfi_offset 6, -16

movq %rsp, %rbp

.cfi_def_cfa_register 6

movl $.LC0, %edi

call puts

popq %rbp

.cfi_def_cfa 7, 8

ret

.cfi_endproc

.LFE0:

.size main, .-main

.ident "GCC: (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04.1) 4.8.4"

Збирання

Метою даного етапу є перетворення коду мовою асемблер на машинний код і генерація object-файлу. Якщо у коді є виклики зовнішніх функцій, асемблер залишає адреси початку цих зовнішніх функцій невизначеними. Їх значення будуть заповнені компонувальником на наступному етапі компіляції. Для виклику асемблера:

 as hello.s -o hello.o

Як ми бачимо вихідний файл команди вказано за допомогою опції -о. Результатом роботи асемблера є файл hello.o, що містить програму 'hello' у вигляді машинних інструкцій, де також є, поки що невизначена, адреса(undefined reference) початку функції printf().

Лінкування

Останнім етапом компіляції є лінкування(linking) об'єктного файлу для створення executable-файлу, власне програми 'hello'. На практиці, executable-файли потребують багатьох зовнішніх функцій і динамічних (run-time) бібліотек С. Таким чином, справжні команди лінкування, котрі внутрішньо автоматично виконує gcc, є досить складними. Таким чином, повна команда для лінкування 'hello':

 ld -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1 hello.o -lgcc -lgcc_eh -lc -lgcc -lgcc_eh /usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1/crtend.o /usr/lib/crtn.o

Дана команда лінкує object-файл 'hello.o' із стандартною бібліотекою C і створює вихідний executable-файл 'hello'. Для запуску 'hello':

 ./hello

Таким, чином виконання команди 'gcc -o hello hello.c' можливо зобразити так:

 hello.c -> | PREPROCESSOR(cpp) | -> hello.i -> | COMPILER(cc) | -> hello.s -> | ASSEMBLER(as) | -> hello.o -> | LINKER(ld) | -> hello

Зневадження програм, скомпільованих за допомогою GCC

Головним інструментом для зневадження програм, скомпільованих за допомогою GCC, є GNU Debugger (gdb). Існують також вузькоспеціалізовані засоби для зневаджування:

Valgrind для пошуку витоків пам'яті
GNU Profiler (gprof) використовується для того, щоб визначити, скільки часу йде на виконання тієї або іншої частини програми, як часто викликаються ті або інші процедури; для використання gprof необхідно компілювати програму із спеціальними опціями для включення «профілізації».

Інструментальні оболонки

Компілятори мають десятки опцій і користуватися ними напряму не зовсім зручно. Для спрощення роботи використовують оболонки або інтегровані середовища розробки — Code::Blocks, /, Eclipse, KDevelop, NetBeans.

Відзнаки

У 2014 Асоціація обчислювальної техніки (ACM), найавторитетніша міжнародна організація, в області комп'ютерних систем присудила проєкту GCC премію за внесок у розвиток мов програмування (SIGPLAN Programming Languages Software Award). Премія присуджується за значний вплив на пов'язані з мовами програмування дослідження, реалізації технологій і інструменти.

Посилання

сторінка GCC [ 11 січня 2012 у Wayback Machine.]
Керівництво v4.0 [ 27 квітня 2006 у Wayback Machine.]
Керівництво v3.4.3 [ 18 червня 2006 у Wayback Machine.]
тижневі новини^{[недоступне посилання з червня 2019]}
GCC Wiki [ 29 серпня 2006 у Wayback Machine.]

Література

Richard M. Stallman: Using and Porting the GNU Compiler Collection [ 27 грудня 2006 у Wayback Machine.], Free Software Foundation,
Richard M. Stallman: Using Gcc: The Gnu Compiler Collection Reference [ 22 грудня 2006 у Wayback Machine.], Free Software Foundation,
: An Introduction to GCC [Архівовано 5 грудня 2012 у Archive.is], Network Theory Ltd.,
Arthur Griffith, GCC: The Complete Reference. McGrawHill/Osborne. .

Виноски

GCC Releases. GNU Project. Архів оригіналу за 23 червня 2013. Процитовано 27 грудня 2006.
. Архів оригіналу за 2 вересня 2020. Процитовано 6 червня 2020.
. Архів оригіналу за 7 серпня 2014. Процитовано 14 червня 2014.

Див. також

[release-history-1] GCC Releases. GNU Project. Архів оригіналу за 23 червня 2013. Процитовано 27 грудня 2006.

[2] . Архів оригіналу за 2 вересня 2020. Процитовано 6 червня 2020.

[3] . Архів оригіналу за 7 серпня 2014. Процитовано 14 червня 2014.