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C++编译原理

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C++编译原理简介。

本地开发时，可以通过指定–no-release-bcloud参数跳过release.bcloud脚本的执行。

尽量避免依赖一些大型模块，例如baidu/third-party/cuda，该代码库体积高达7G。bcloud分布式集群上已经部署了cuda，无需再通过依赖模块的方式来引入，直接使用宿主机上的环境即可。

编译过程

预处理、编译和汇编操作都是针对每一个编译单元分别进行的，即可以理解为编译器总是遍历每一个.cc文件，并对其分别执行预处理（头文件展开、宏定义替换、处理宏开关等）、编译（语法检查、生成汇编文件）和汇编（从汇编文件生成机器码文件）操作，得到ojbect文件。在gcc/g++命令后接多个.cc文件，即会分别对每个.cc文件加以处理。

预处理阶段会包头文件找不到、变量/函数未定义错误，编译阶段会报语法错误。

编译过程只依赖于第三方依赖的头文件搜索路径，链接过程只依赖于第三方库的搜索路径，源文件间从来不相互依赖。

gcc/g++编译参数

常用参数：

param demo Usage
-x -x c or -x c++ 显式指定编译语言
-o -o main 显式指定编译输出名称
-E -E main -o main.i 只对编译对象进行预处理
-S -S main -o main.s 只对编译对象进行汇编
-c -c main.cc or -c main.s 从源文件或汇编文件生成对象文件
-v 显式打印编译过程

宏定义：

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-Dmacro // #define macro
-Umacro // #undef macro

指定头文件搜索路径：

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-Idir

在.cc文件中include头文件时候, gcc/g++ 会先在当前目录查找你所制定的头文件, 如果没有找到, 他回到默认的头文件目录找, 如果使用 -I 制定了目录,他会先在你所制定的目录查找, 然后再按常规的顺序去找。如果-I指定的目录中包含了多个不同版本的同名头文件，以靠前的-I指定的为准。

调试信息：

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-C # 在预处理的时候, 不删除注释信息
-g # 指示编译器，在编译的时候，产生调试信息
-ggdb # 此选项将尽可能的生成 gdb 的可以使用的调试信息

参数传递：

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-Wa,option # 此选项传递 option 给汇编程序; 如果 option 中间有逗号, 就将 option 分成多个选项, 然 后传递给会汇编程序。
-Wl.option # 此选项传递 option 给连接程序; 如果 option 中间有逗号, 就将 option 分成多个选项, 然 后传递给会连接程序。

链接库：

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-lcurse # 指定编译时使用libcurse.so/libcurse.a库
-Ldir # 指定编译时候搜索库的路径
-static # 此选项将禁止使用动态库，所以，编译出来的东西，一般都很大，也不需要什么动态连接库，就可以运行
-share # 此选项将尽量使用动态库，所以生成文件比较小，但是需要系统由动态库

优化选项：

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-O0 、-O1 、-O2 、-O3 # 编译器的优化选项的 4 个级别，-O0 表示没有优化, -O1 为默认值，-O3 优化级别最高。
-w # 不生成任何警告信息
-wall # 生成所有警告信息

链接命令

通过如下命令将多个object文件生成静态库：

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gcc -c file1.cc file2.cc file3.cc
ar rcs libxxx.a file1.o file2.o file3.o

通过如下一组命令生成动态库，如果动态库在编译阶段连接了某个静态库，该静态库需在编译需要指定-fPIC参数，否则会出现recompile with -fPIC的错误提示：

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gcc -fPIC -c file1.cc file2.cc
gcc -shared file1.o file2.o -o libxxx.so

常见编译工具如何设置gcc/g++参数

对于基于configure构建的项目，可以在命令行通过cppFLAGS指定：

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./configure --prefix=/usr/local/bin CPPFLAGS="-I/usr/local/foo/include"

对于基于cmake构建的项目，可以通过在CMakefile.txt中增加如下内容：

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# method 1
target_compile_options(foo PRIVATE -Idir)
target_link_libraries(foo -lcurse)
# method 2
set (CMAKE_CXX_FLAGS "-Idir -lcurse")

对于基于BCLOUD构建的，可以通过在BCLOUD中添加如下内容指定：

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CXXFLAGS('-std=c++17 -O3 -g -fPIC -msse4 -DNDEBUG')
CXXFLAGS('-Werror -Wextra -Wall')

补充其他常见BCLOUD使用命令：

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CPPFLAGS() # 预处理参数
CFLAGS() # C文件预处理参数
CXXFLAGS() # C++文件预处理参数
LIBS() # 指定要链接的库
LDFLAGS("-lpthread -lcrypto -lrt") # 指定链接参数
HEADERS("util/*.h", "$INC") # 发布头文件
StaticLibrary("util", Sources(GLOB("./util/common.cpp"))) # 生成静态库
Application("hello-git", Sources(GLOB("*.cpp"))) # 生成可执行文件
UTApplication("common_test", Sources("util/common_test.cpp")) # 生成单测

gcc/g++命令示例

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gcc main.o -L../shared_lib -lcurse -o demo # just link
gcc -Wall -fPIC main.cpp -Wl,-L,../shared_lib -Wl,-lcurse -o demo # build & link
g++ -c \
    -Wno-class-memaccess \
    -std=c++17 \
    -O3 \
    -g \
    -fPIC \
    -msse4 \
    -DNDEBUG \
    -Werror \
    -Wextra \
    -Wall \
    -Wlogical-op \
    -Wdouble-promotion \
    -fsized-deallocation \
    -faligned-new \
    -I/usr/include \
    -o main

对象文件理解

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cxxfilt

反汇编

查看ELF文件头：

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readelf -d libfoo.so
objdum -f libfoo.so

语法错误

内存问题

错误现象：

示例如下，不正确的指针使用会导致预期外的内存修改，导致不可知的问题。

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#include <iostream>

int main() {
  char* p = nullptr;
  *p = 'h'; // right
  *(p + 1) = 'e'; // wrong
  std::cout << *p << std::endl;
}

函数调用

不失一般性，这类错误通常是由于调用时错误地混淆了函数和变量导致的。

错误现象：

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foo_bar.cc:100:10: error no match for call to (const Vector3d {aka const Eigen::Matrix<double, 3, 1>}) ()

错误分析：

这个报错是说对于类型const Vector3d不存在operator()可以调用，通常是我们错误得将变量当作函数调用所致。

错误现象：

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foo_bar.cc:100:10: error: invalid use of member function template<int Size> typename Eigen::DenseBase<Derived>::CostFxiedSegmentReturntype<Size>::Type Eigen::DenseBase<Derived>::head() const [with int Size = Size; Derived = Eigen::Matrix<double, 3, 1>] (did you forget the () ?)

错误代码：

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Eigen::Vector3d()::Zero().head<2>.norm();

错误分析：

错误的将函数当做了变量调用。

Proto错误

错误现象：

程序解析proto读到的信息和proto实际存储内容不一致。

错误分析：

解析proto文件时所使用的protobuf定义和构建proto文件时的protobuf定义不兼容。

链接错误

运行时库加载失败

错误信息：

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./main: error while loading shared libraries: libxxx.so: cannot open shared object file: No such file or directory

错误分析：

该错误由运行时无法找到依赖对动态库导致，可以通过在LD_LIBRARY_PATH中添加相应动态库的路径解决。

错误信息：

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/usr/bin/ld:libxxx.so: file format not recognized; treating as linker script
/usr/bin/ld:libxxx.so: syntax error
collect2: error: ld return 1 exist status

错误分析：

该错误通常是由于依赖的libxxx.so文件存在，但是因为下载不完全等原因导致的文件损坏，使得该文件无法被解析，重新下载完整的库文件可以解决该问题。

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