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VSCode开发C、C++环境搭建系列（二）——GCC/G++编译器对头文件、静态库、动态库的搜索路径详解

VSCode开发C、C++环境搭建系列（二）——GCC/G++编译器对头文件、静态库、动态库的搜索路径详解

前言：前面说了C/C++编译的四大过程，本文继续前面的文章来说明编译过程中的注意事项，前面的系列文章请参考：

g++安装配置以及C++的四个编译处理过程（对比C#编译执行过程）

VSCode开发C、C++环境搭建系列（一）——基于Mingw-w64搭建

一、GCC编译的四大过程回顾

VSCode开发C、C++环境搭建系列（二）——GCC/G++编译器对头文件、静态库、动态库的搜索路径详解
  1. 预处理（Pre-Processing）：主要包括宏定义，文件包含，条件编译，注释消除四部分。预处理过程读入源代码，检查包含预处理指令的语句和宏定义，并对其进行响应和替换。预处理过程还会删除程序中的注释和多余空白字符。最后会生成 

    .i

      文件。
  2. 编译器（Compiling）：编译器会将预处理完的 

    .i

      文件进行一些列的语法分析，并优化后生成对应的汇编代码。会生成 

    .s

      文件。
  3. 汇编器（Assembling）：汇编器会将编译器生成的 

    .s

      汇编程序汇编为机器语言或指令，也就是可以机器可以执行的二进制程序。会生成 

    .o

      文件（MSVC是生成.obj文件）。
  4. 链接器（Linking）：链接器会来链接程序运行的所需要的目标文件，以及依赖的库文件，最后生成可执行文件，以二进制形式存储在磁盘中

从上面的四个过程可以得出，有两个地方是需要用到外部资源的，第一个是头文件，第二个是库文件，包括静态库和动态库。那么编译器在哪里寻找这些文件显得很重要了，编译器默认情况下都会有自己的查找规则和查找顺序，当然我们也可以手动指定编译器去哪里查找。

注意事项：

虽然我们在编译的时候只使用了gcc这一个可执行程序，但是实际在执行的时候并不是只有着一个可执行程序在执行，就像上面这幅图所展示的，编译过程是通过ccl.exe来完成的，而C++是通过cclplus.exe来完成的，汇编过程是通过as.exe来完成的，链接过程是通过ld.exe来完成的，其实在整个GCC套件里面还有很多的可执行程序，这些可执行程序每一个都有自己的作用，都在不同的文件夹中，GCC正是通过协调他们之间的工作与协作来实现完整的编译过程的。

二、如何查看GCC编译器的默认搜索路径

我们可以通过制定GCC命令的参数来查看，但是GCC现在的命令参数实在是太多了，现在有上千个命令参数，不可能每一个都记住，而且光是GCC的说明文档有900多页，也很多，我们掌握一些常见的即可，后面会专门出一篇关于GCC编译器几个重要的参数详解。注意，本文的操作系统是 CentOS 7.4 和 Windows平台之下的Mingw-w64。

首先查看一下帮助：

gcc --help

得到如下结果：

... ...省略了前面的
--version                     Display compiler version information
-dumpspecs                    Display all of the built in spec strings
-dumpversion                  Display the version of the compiler
-dumpmachine                  Display the compiler's target processor
-print-search-dirs            Display the directories in the compiler's search path
-print-libgcc-file-name       Display the name of the compiler's companion library
-print-file-name=<lib>        Display the full path to library <lib>
-print-prog-name=<prog>       Display the full path to compiler component <prog>
-print-multiarch              Display the target's normalized GNU triplet, used as
                                      a component in the library path
-print-multi-directory        Display the root directory for versions of libgcc
-print-multi-lib              Display the mapping between command line options and
                                      multiple library search directories
-print-multi-os-directory     Display the relative path to OS libraries
-print-sysroot                Display the target libraries directory
-print-sysroot-headers-suffix Display the sysroot suffix used to find headers

... ...省略了后面的

2.1 关于GCC版本以及计算机的版本查看

下面列举三个最简单的

（1）centos之下

[[email protected] ~]$ gcc --version     # 查看GCC编译器的版本信息
gcc (GCC) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

[[email protected] ~]$ gcc -dumpversion  # 查看版本信息简化版
4.8.5

[zoe@localhost ~]$ gcc -dumpmachine  #查看这台机器的信息
x86_64-redhat-linux

（2）Mingw-w64之下

C:\Users\Administrator>gcc --version
gcc (x86_64-win32-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.


C:\Users\Administrator>gcc -dumpversion
8.1.0

C:\Users\Administrator>gcc -dumpmachine
x86_64-w64-mingw32       # 这是Windows平台之下

2.2 查看默认的搜索路径

gcc -print-search-dirs  或者是
g++ -print-search-dirs

执行这个命令会返回三个结果：

（1）install: 路径。即所谓的gcc安装到哪一个位置的

（2）programs: 一系列路径。这个指的是需要用到的一系列的可执行文件的路径，比如ccl.exe，cclplus.exe，as.exe，ld.exe等可执行程序在哪里的路径

（3）libraries: 一系列路径。这里指的就是头文件，静态库，动态库的路径所在位置

（1）CentOS 下查看默认的搜索路径

我的电脑中GCC的可执行文件在 /usr/bin/gcc ，而库文件在  /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/  目录之下，有以下一些文件以及文件夹：

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得到如下结果

install: /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/
programs: =/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/bin/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/bin/

libraries: =/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/../lib64/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../lib64/:/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/lib/../lib64/:
/usr/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
/usr/lib/../lib64/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/:
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../:/lib/:
/usr/lib/

总结：

/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
# 其实要分成两个来看
# /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/
# ../../../../x86_64-redhat-linux/lib/x86_64-redhat-linux/4.8.5/:
# 所以这两个点表示的就是前面那个路径之下的的 “上上” 一级目录
# 后面的同样的道理， ../../../ 表示的是多个上一级目录

为什么前面用一个路径，然后后面有用一个路径接着呢？

个人理解应该是前面的这个相当于是一个总的归纳，告诉后面的路径到底是在哪一个基础之上进行查找的。个人理解。

Linux下的搜索路径主要是在以下几个地方进行查找的：

/usr/libexec/gcc/x86_64-redhat-linux/
/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/
/usr/lib/
/lib/

（2）Windows之下查看

我的Windows平台上，Mingw-w64所安装的目录在 D:\Program Files\mingw64 目录之下，包含了下面的内容

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运行上面的命令之后的结果为： 

install: D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/

programs: =D:/Program Files/mingw64/bin/../libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../libexec/gcc/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/bin/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/bin/

libraries: =D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/lib/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/lib/../lib/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../lib/;
C:/mingw810/x86_64-810-win32-seh-rt_v6-rev0/mingw64/mingw/lib/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
C:/mingw810/x86_64-810-win32-seh-rt_v6-rev0/mingw64/mingw/lib/../lib/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../../x86_64-w64-mingw32/lib/;
D:/Program Files/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/../../../;
C:/mingw810/x86_64-810-win32-seh-rt_v6-rev0/mingw64/mingw/lib/

含义解释：我们看到有这么多的点，是一脸的迷茫，什么意思呢？其实很简单，以第一句话为例子：

D:/Program Files/mingw64/bin/../libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
# 其实要分成两个来看
# D:/Program Files/mingw64/bin/
# D:/Program Files/mingw64/libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/;
# 所以这两个点表示的就是前面那个路径之下的的 “上上” 一级目录
# 后面的同样的道理， ../../../ 表示的是多个上一级目录

我们发现主要是来自于两个文件夹之下：

即所谓的：
  • lib文件夹
  • libexec文件夹
  • x86_64-w64-mingw32文件夹之下

注意：上面的过程其实都是我的个人想法，不一定都是正确的，望有大佬告知，感激不尽。

2.3 GCC其他几个命令的用法

-print-file-name=<lib>        Display the full path to library <lib>
-print-prog-name=<prog>       Display the full path to compiler component <prog>

（1）-print-prog-name参数的用法

这个参数实际上就是查看GCC套件中的可执行程序（ccl.exe,cclplus.exe,ax.exe等可执行程序）的相关信息的，使用方法如下

gcc -print-prog-name=<prog>        //显示可执行程序的名称
gcc -print-prog-name=<prog> -v     //显示这个可执行程序的详细信息
`gcc -print-prog-name=<prog>` -v   //显示这个可执行程序的详细信息

前面介绍了，在GCC套件中，编译的过程实际上是由ccl可执行程序来完成的，通过它ccl或者是cclplus我们可以查看头文件在哪里，在centos中，如下所示：

[[email protected] ~]$ `gcc -print-prog-name=cc1` -v
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include-fixed"
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include  // C语言的头文件路径
 /usr/local/include
 /usr/include
End of search list.

如果是执行cclplus得到：

[[email protected] ~]$ `gcc -print-prog-name=cc1plus` -v
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include-fixed"
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../x86_64-redhat-linux/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:   // C++的头文件路径
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../include/c++/4.8.5
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../include/c++/4.8.5/x86_64-redhat-linux
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/../../../../include/c++/4.8.5/backward
 /usr/lib/gcc/x86_64-redhat-linux/4.8.5/include
 /usr/local/include
 /usr/include
End of search list.

三、手动指定GCC套件的搜索路径

手动指定头文件和库文件（静态库和动态库）是通过指定gcc的两个参数来完成的，如下：

  • -Idir：将dir目录加入搜索头文件的目录路径（简写为-I）
  • -Ldir：将dir目录加入搜索库的目录路径（静态库和动态库）（简写为-L）

下面是在gcc命令中手动设置搜索路径：

#添加头文件搜索路径

# gcc foo.c -I /home/xiaowp/include -o foo

 #添加动态库搜索路径

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib -lfoo -o foo

 注意：这里的　-lfoo是什么意思呢？它实际上是　动态库　foo.so　的简写，我们给其添加一个前缀　-l　，然后就不能在添加后缀　.so了，所以实际上等价于：

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib foo.so -o foo

#添加静态库搜索路径

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib -static -lfoo -o foo

注意：这里的　-lfoo是什么意思呢？它实际上是　动态库　foo.a　的简写，我们给其添加一个前缀　-l　，然后就不能在添加后缀　.a了，所以实际上等价于：

# gcc foo.c -L /home/xiaowp/lib -static foo.a -o foo

四、头文件、库文件搜索顺序总结

4.1 include头文件的搜索路径

  1. 当前目录
  2. 在编译的时候使用 -I参数 手动指定的路径
  3. gcc环境变量设置CPATH ，C_INCLUDE_PATH ，CPLUS_INCLUDE_PATH ，OBJC_INCLUDE_PATH 
  4. 系统标准include路径。安装GCC套件的时候可以通过--prefix参数手动指定安装位置。

4.2 静态库（.a，.lib）

  1. gcc在编译的时候通过  -L参数  手动指定的搜索路径
  2. 再找gcc的环境变量LIBRARY_PATH
  3. 再找内定目录/lib:/usr/lib:/usr/local/lib这是这些安装GCC套件的时候所安装的那些目录

4.3 动态库（.so ，.dll ）

  1. gcc在编译的时候通过  -L参数  手动指定的搜索路径
  2. 环境变量LD_LIBRARY_PATH指定的动态库搜索路径；
  3. 配置文件/etc/ld.so.conf中指定的动态库搜索路径；
  4. 再找内定目录/lib:/usr/lib:/usr/local/lib这是这些安装GCC套件的时候所安装的那些目录

参考文献：

https://blog.51cto.com/13913090/2155979

https://www.linuxidc.com/Linux/2018-01/150640.htm

https://blog.csdn.net/seekkevin/article/details/50285495

http://blog.chinaunix.net/uid-26527046-id-4927986.html

https://www.linuxidc.com/Linux/2012-06/62552.htm

C/C++ GCC G++编译器详解 GCC G++编译器头文件搜索路径 GCC G++库文件搜索路径 GCC G++手动设置搜索路径 gcc -print-search-dirs
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