Процесс компиляции программ на c++

Содержание:

Лидеры
Компиляция и запуск программ C, C++
- Компиляция и запуск программ на C
- Компиляция и запуск программ на C++
Установка MinGW
Структура компилятора
Компилятор GCC. Первая программа на Windows
Какие ошибки может определить компилятор?
Зачем нужен компилятор?
Как работает компилятор?
Установка необходимых инструментов
Какие бывают компиляторы?

Лидеры

Лидеры моего внутреннего рейтинга. На основе развития за все годы существования этой заметки.

https://wandbox.org/
- Мой фаворит
- Плюсы:
  - Самые свежие версии компиляторов (см. ниже) и, соответственно, самые свежие версии стандартов.
  - Gcc/Clang/Zapcc на выбор и много вариантов версий
  - Удобный выбор версий стандарта (C++)
  - Доступен Boost разных версий и дополнительные библиотеки типа Sprout и MessagePack
  - Можно задать дополнительные опции компилятору (“Compiler options”)
  - Уже можно задать опции командной строки для приложения (“Runtime options”)
  - Можно передать программе STDIN
  - Можно создавать дополнительные текстовые файлы (например для программ, читающих из файлов). При этом, можно хитро извернуться и использовать WandBox как IDE: эти файлы могут быть исходниками,
    проосто печислите их в параметрах компилятора 😉
  - Несколько языков
  - Можно шарить код
  - Автоматически сохраняет код между запусками браузера
  - Быстрый запуск по Ctrl+Enter
- Минусы
http://coliru.stacked-crooked.com
- Плюсы:
  - C++17, можно указать для pre-C++20
  - Последняя версия компилятора
  - Можно выбрать компилятор (по крайней мере gcc 4.6 там есть)
  - Можно задать параметры сборки
  - Автоматически сохраняет код между запусками браузера
  - Можно использовать для шаринга кода (внизу кропка Share)
  - Можно передать параметры программе через аргументы командной строки
  - Можно передать программе STDIN используя трюк Shell:
  - Много шоркатов
- Минусы:
  - Неудобно выбирать копилятор — только методом перебора 🙂
  - Язык только (?) C/C++
http://gcc.godbolt.org/ — тут укажу один минус сразу: он только компилирует, но не выполняет код и отображает ассемблерный листинг, что удобно для анализа всяких оптимизаций.
- Плюсы:
  - Много разных компиляторов и их версий: gcc (4.4-4.8), arm-gcc (4.5-4.6), avr-gcc (4.5), mps430-gcc (4.5), clang (3.0), icc (13.0.1)
  - Показывает ассемблерный выход
  - Можно задать параметры компиляции
  - Можно шарить код
  - Мегатулза для анализа сгенерированного кода
- Минусы:

Компиляция и запуск программ C, C++

Почему на моем компьютере работает процесс csrss.exe

Сначала посмотрим, как скомпилировать и запустить простую программу, написанную на языке Си.

Компиляция и запуск программ на C

Напишите свой код/программу в любимом редакторе CLI/GUI.

Я собираюсь написать свою программу на Си с помощью редактора nano.

Примечание. Вам необходимо использовать расширение .c для программ на Си или .cpp для программ на Си++.

Скопируйте/вставьте следующий код:

Нажмите Ctrl+O и Ctrl+X для сохранения и выхода из файла.

Чтобы скомпилировать программу, запустите:

Или:

Если в вашем коде/программе есть синтаксические или семантические ошибки, они будут отображены. Сначала необходимо их исправить, чтобы двигаться дальше. Если ошибки нет, то компилятор успешно сгенерирует исполняемый файл ostechnix в текущем рабочем каталоге.

Наконец, запустите программу с помощью команды:

Вы увидите вывод, как показано ниже:

Чтобы скомпилировать несколько исходных файлов (например, source1 и source2) в исполняемый файл, запустите:

Для разрешения предупреждений, необходима отладка символов на выходе:

Скомпилировать исходный код в инструкции ассемблера:

Скомпилировать исходный код без связывания:

Вышеприведенная команда создаст исполняемый файл под названием source.o.

Если ваша программа содержит математические функции:

За более подробной информацией обращайтесь к man-страницам (страницы руководства).

Компиляция и запуск программ на C++

Напишите вашу C++ программу в любом редакторе по вашему выбору и сохраните ее с расширением .cpp.

Пример простой C++ программы:

Программа:

Чтобы скомпилировать эту программу на C++ в Linux, просто запустите:

Если ошибок не было, то можно запустить эту Си++ программу под Linux с помощью команды:

Выведет:

В качестве альтернативы мы можем скомпилировать приведенную выше программу на C++, используя команду «make», как показано ниже.

Вы заметили? Я не использовал расширение .cpp в вышеприведенной команде для компиляции программы. Нет необходимости использовать расширение для компиляции Си++ программ с помощью команды make.

Запустите, используя команду:

За более подробной информацией обращайтесь к man-страницам.

Надеюсь, что статья помогла.

Установка MinGW

Что за процесс wsappx, и почему он грузит диск?

Для установки требуется подключение к сети интернет.

Запустите установщик, он скачает и установит все необходимые файлы.

Жмите «Next».

Диалог сообщает нам, что программа запущена администратором компьютера и будет установлена для всех пользователей.

На этом этапе укажем загружать последнюю версию программного обеспечения.

Соглашаемся с условиями лицензионного соглашения и жмём «Next».

Укажем путь для установки. Не рекомендуется устанавливать в директорию или субдиректорию имеющюю в своём имени пробелы.

Рзмещайте все файлы по стандартному пути, например, «C:\MinGW».

Настройка ярлыков, можно оставить как есть и нажать «Next».

Выбор компонентов для установки.

В данном случае выбраны компилятор С и С++, инструменты для разработки и комплект утилит командной строки — MSYS.

Подтверждение настроек.

Если всё выбрано правильно, жмём «Install».

Начало установки — ожидаем начала загрузки компонентов.

Автоматически запускается консольное окно, в котором отражается весь ход процесса — в данный момент загружаются списки пакетов.

В следующем окне мы можем наблюдать за прогрессом загрузки.

Установка окончена, если вы не хотите читать подробный отчёт о процессе установки, снимите галочку.

Закройте окно установщика — нажмите «Finish».

Проверим, готова ли операционная система для полноценной работы с MinGW. В свойствах компьютера на вкладке «Дополнительно» кликните по кнопке «Переменные среды».

Нам потребуется значение переменной PATH, там должны быть прописаны пути к папкам с исполняемыми файлами MinGW и MSYS, в данном случае это директории «C:\MinGW\bin» и «C:\MinGW\msys\1.0\bin».

Если эти значения не были автоматически добавлены в переменную в процессе установки, допишите их вручную, добавте в начало строку «C:\MinGW\bin;C:\MinGW\msys\1.0\bin;», только без кавычек.

Если в вашей операционной системе отсутствует переменная PATH, то создайте её самостоятельно.

Теперь, когда все инструменты установлены, можно использовать GCC компиляторы в режиме командной строки или настроить их использование в своей IDE.

Структура компилятора

Как сделать электронную подпись, её виды и процесс получения

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

Трансляция программы — трансляция всех или только изменённых модулей исходной программы.
компоновка машинно-ориентированной программы.

Структурные реализации компилятора могут быть следующими:

И транслятор, и компоновщик могут целиком входит в состав компилятора как исполняемое программы.
Компилятор сам выполняет лишь трансляцию компилируемой программы, компоновка же программы выполняется вызываемой компилятором отдельной программой-компоновщиком. Практически все современные компиляторы построены по такой схеме.
Пакет программ, включающий в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики.

По первой схеме строились самые первые компиляторы, — для современных компиляторов такая схема построения нехарактерна.

По второй схеме построены все без исключения компиляторы с языков высокого уровня. Любой такой компилятор сам выполняет только трансляцию и далее вызывает компоновщик как внешнюю подпрограмму, который и компонует машинно-ориентированную программу. Такая схема построения легко позволяет компилятору работать и в режиме транслятора с соответствующего языка программирования. Этот обстоятельство нередко служит поводом считать компилятор разновидностью транслятора, что естественно неверно, — все современные компиляторы такого типа все же выполняют компоновку, пусть и силами вызываемого компилятором внешнего компоновщика, тогда как транслятор сам никогда не выполняет вызов внешнего компоновщика. Но это же обстоятельство позволяет компилятору с одного языка программирования на фазе компоновки включать в программу написанную на одном языке программирования функции-подпрограммы из уже оттранслированных соответствующим транслятором/компилятором, написанные на ином языке программирования. Так в программу на С/С++ можно вставлять функции написанные например на Pascal или Fortran. Аналогично и напротив написанная на С/С++ функции могут быть вставлены в Pascal- или Fortran-программу соответственно. Это было бы невозможно без поддержки многими современными компиляторами генерации кода вызова процедур (функций) в соответствии с соглашениями иных языков программирования. Например современные компиляторы с языка Pascal помимо организации вызова процедур/функций в стандарте самого Pascal поддерживают организацию вызова процедурой/функцией в соответствии с соглашениями языка С/С++. (Например чтобы на уровне машинного кода написанная на Pascal процедура/функция работала с входными параметрами в соответствии с соглашениями языка С/С++, — оператор объявления такой Pascal-процедуры/Pascal-функции должен содержать ключевое слово cdecl.)

Наконец по третьей схеме построены компиляторы, представляющие собой целые системы, включающие в себя трансляторы с разных языков программирования и компоновщики. Также любой такой компилятор может использовать в качестве транслятора любой способный работать в режиме транслятора компилятор с конкретного языка высокого уровня. Естественно такой компилятор может компилировать программу, разные части исходного текста которой написаны на разных языках программирования. Нередко такие компиляторы управляются встроенным интерпретатором того или иного командного языка. Яркий пример таких компиляторов — имеющийся во всех UNIX-системах (в частности в Linux) компилятор make.

Трансляция программы как неотъемлемая составляющая компиляции включает в себя:

Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
Синтаксический (грамматический) анализ. Последовательность лексем преобразуется в древо разбора.
Семантический анализ. На этой фазе древо разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — например, привязка идентификаторов к их объявлениям, типам данных, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным представлением/кодом», и может быть дополненным древом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.
Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах — например, над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.
Генерация кода. Из промежуточного представления порождается код на целевом машинно-ориентированном языке.

Компилятор GCC. Первая программа на Windows

Последнее обновление: 18.05.2017

Для создания программ на Си необходим текстовый редактор, с помощью которого можно набрать исходный код. И также необходим компилятор,
который принимает файл с исходным кодом на Си и компилирует его в исполняемый файл.

При запуске установщика откроется следующее окно:

Нажмем на кнопку Next > и перейдем к следующему шагу:

Если версия ОС 64-битная, то в поле следует выбрать пункт x86_64. Остальные настройки
оставим по умолчанию и нажмем на кнопку Next >. На следующем шаге укажем путь, по которому будет устанавливаться пакет:

Можно оставить настройки по умолчанию. И после перехода к следующему шагу собственно начнется установка.

После завершения установки на жестком диске по пути, которое было выбрано для установки, появятся все необходимые файлы компиляторов.
В моем случае они находятся по пути C:\Program Files (x86)\mingw-w64\i686-7.1.0-posix-dwarf-rt_v5-rev0\mingw32\bin:

В зависимости от версии пакета точный путь может отличаться, но в любом случае все файлы будут располагаться по тому пути, который был указан на шаге установки.

В частности, файл gcc.exe как раз и будет представлять компилятор для языка Си.

Далее для упрощения запуска компилятора мы можем добавить путь к нему в Переменные среды. Для этого перейдем к окну
Система -> Дополнительные параметры системы -> Переменные среды:

И добавим путь к компилятору:

Итак, компилятор установлен, и теперь мы можем написать первую программу. Для этого потребуется любой текстовый редактор для набора исходного кода.
Можно взять распространенный редактор Notepad++ или даже обычный встроенный Блокнот.

Итак, создадим на жестком диске папку для исходных файлов. А в этой папке создадим новый файл, который назовем hello.c.

В моем случае файл hello.c находится в папке C:\c.

Теперь определим в файле hello.c простейший код, который будет выводить строку на консоль:

#include <stdio.h>		// подключаем заголовочный файл stdio.h
int main(void)					// определяем функцию main
{								// начало функции
	printf("Hello World! \n");	// выводим строку на консоль
	return 0;					// выходим из функции
}								// конец функции

Для вывода строки на консоль необходимо подключить нужный функционал. Для этого в начале файла идет строка

#include <stdio.h>

Директива include подключает заголовочный файл stdio.h, который содержит определение функции printf, которая нужна для вывода строки на консоль.

Далее идет определение функции int main(void). Функция main должна присутствовать в любой программе на Си, с нее собственно и начинается
выполнение приложения.

Ключевое слово int в определении функции говорит о том, что функция возвращает целое число.
А слово void в скобках указывает, что функция не принимает параметров.

Тело функции main заключено в фигурные скобки {}. В теле функции происходит вывод строки на консоль с помощью функции printf, в которую передается выводимая строка «Hello world!».

В конце осуществляем выход из функции с помощью оператора return. Так как функция должна возвращать целое число, то после return указывается число 0.
Ноль используется в качестве индикатора успешного завершения программы.

После каждого действия в функции ставятся точка с запятой.

Теперь скомпилируем этот файл. Для этого откроем командную строку Windows и вначале с помощью команды cd перейдем к папке с исходным файлом:

cd C:\c

Чтобы скомпилировать исходный код, необходимо компилятору gcc передать в качестве параметра файл hello.c:

gcc hello.c

После этого будет скомпилирован исполняемый файл, который в Windows по умолчанию называется a.exe. И мы можем обратиться к этому файлу, и в этом случае консоль выведет
строку «Hello World!», собственно как и прописано в коде.

НазадВперед

Какие ошибки может определить компилятор?

Когда компилятор анализирует текст программы, он проверяет, соответствует ли запись оператора стандартам языка. Если найдено несоответствие, то компилятор выводит об этом информацию пользователю в виде ошибки. Когда вся программа разобрана, пользователь видит список ошибок, которые есть в коде, и может их исправить.
Пока программист не исправит ошибки, компилятор не перейдет к следующему этапу — генерации машинного кода для процессора.
Чаще всего компилятор показывает пользователю:

ошибки объявления переменных или отсутствие их начальных значений
ошибки несоответствия типов
ошибки неправильной записи операторов и функций

Иногда компилятор определяет код, который при выполнении дает неправильный результат. Но преобразовать такую программу в машинный код все-таки можно. В этом случае компилятор показывает пользователю предупреждение

Такая реакция компилятора больше похожа на рекомендации, но на них стоит обратить внимание. Программист сам решает оставить код с предупреждением или изменить программу.
Анализируя текст программы, компилятор не только ищет ошибки, но еще и упрощает ее код

Такой процесс называется оптимизацией.
Во время оптимизации компилятор изменяет программный код, но функции, которые выполняла программа, остаются прежними.

Зачем нужен компилятор?

Процессор — самая важная часть компьютера. Он обрабатывает информацию, выполняет команды пользователя и следит за работой всех подключенных устройств. Но процессор может разобрать только машинный код — набор 0 и 1, которые записаны в определённом порядке.

Почему именно 0 и 1? В процессор поступают электрические сигналы. Сильный сигнал обозначается цифрой 1, а слабый — 0. Набор таких цифр обозначает какую-то команду. Процессор ее распознает и выполняет.

Программы для первых компьютеров выглядели как огромные наборы 0 и 1. Чтобы записать такую программу, инженеры пользовались гибкими картонными карточками — перфокартами. Цифры на перфокарте записывались поочередно, в несколько строк. Чтобы записать 1, программист делал отверстие в карте. Места без отверстия обозначали 0.

Компьютер считывал перфокарту специальным устройством и выполнял записанную команду. Для одной программы составляли сотни перфокарт.

Писать их было долго и сложно, поэтому инженеры стали создавать языки программирования, обозначая команды словами и знаками. Для того, чтобы процессор понимал, какие команды записаны в программе, программисты создали компилятор — программу, которая преобразует программный код в машинный.

Как работает компилятор?

Преобразование программного кода в машинный называется компиляцией. Компиляция только преобразует код. Она не запускает его на исполнение. В этот момент он “статически” (то есть без запуска) транслируется в машинный код. Это сложный процесс, в котором сначала текст программы разбирается на части и анализируется, а затем генерируется код, понятный процессору.

Разберём этапы компиляции на примере вычисления периметра прямоугольника:

После запуска программы компилятору нужно определить, какие команды в ней записаны. Сначала компилятор разделяет программу на слова и знаки — токены, и записывает их в список. Такой процесс называется лексическим анализом. Его главная задача — получить токены.

Затем компилятор читает список и ищет токен-операторы. Это могут быть оператор присваивания(), арифметические операторы(,,,), оператор вывода() и другие операторы языка программирования. Такие операторы работают с числами, текстом и переменными.

Компилятор должен понять, какие токены в списке связаны с токен-оператором. Чтобы сделать это правильно, для каждого оператора строится специальная структура — логическое дерево или дерево разбора.

Так операция будет преобразована в логическое дерево:

Теперь каждое дерево нужно разобрать на команды, и каждую команду преобразовать в машинный код.
Компилятор начинает читать дерево снизу вверх и составляет список команд:

Взять переменную , взять переменную , сложить их
Взять результат сложения, взять число и найти их произведение
Результат произведения присвоить (записать) в переменную

Компилятор еще раз проверяет команды, находит ошибки и старается улучшить код. При успешном завершении этого этапа, компилятор переводит каждую команду в набор 0 и 1. Наборы записываются в файл, который сможет прочитать и выполнить процессор.

Установка необходимых инструментов

Как вы, наверное, уже понимаете, для запуска кода нужно установить необходимые инструменты и компиляторы для работы. Ниже мы опишем как установить все инструменты разработки в Linux.

Для работы и тестирования у нас должен быть сервер с Linux. Лучший вариант — это VPS. В зависимости от географии проекта обычно выбирают две страны для серверов — VPS США и VPS России.

В этом кратком руководстве мы обсудим, как установить средства разработки в такие дистрибутивы Linux, как Arch Linux, CentOS, RHEL, Fedora, Debian, Ubuntu, openSUSE и др.

Эти средства разработки включают в себя все необходимые приложения, такие как компиляторы GNU GCC C/C++, make, отладчики, man-страницы и другие, которые необходимы для компиляции и сборки нового программного обеспечения и пакетов.

Инструменты разработчика могут быть установлены как по отдельности, так и все сразу. Мы собираемся установить все сразу, чтобы нам было намного проще работать.

Установка в Arch Linux

Для установки средств разработки в Arch Linux и его дистрибутивов, таких как Antergos, Manjaro Linux, просто запустите:

Вышеуказанная команда установит следующие пакеты в ваши системы на базе Arch:

autoconf
automake
binutils
bison
fakeroot
file
findutils
flex
gawk
gcc
gettext
grep
groff
gzip
libtool
m4
make
pacman
patch
pkg-config
sed
sudo
texinfo
util-linux
which

Просто нажми ENTER, чтобы установить их все.

Если вы хотите установить пакет в определенную группу пакетов, просто введите его номер и нажмите ENTER, чтобы продолжить установку.

Статьи и уроки по тегам

Arduino
Raspberry
Python
C++
Android
PHP
Javascript
VSC
IFTTT
Blynk
Bluetooth
Git
Роботы
Умный дом
Аудио
Датчики
Свет
Моторы

Установка средств разработки в RHEL, CentOS

Для установки средств разработки в Fedora, RHEL и его клонах, таких как CentOS, Scientific Linux, выполните следующие команды как пользователь root:

Вышеуказанная команда установит все необходимые инструменты разработчика, например:

autoconf
automake
bison
byacc
cscope
ctags
diffstat
doxygen
elfutils
flex
gcc/gcc-c++/gcc-gfortran
git
indent
intltool
libtool
patch
patchutils
rcs
subversion
swig

Установка инструментов разработки в Debian, Ubuntu и дистрибутивы

Для установки необходимых инструментов разработчика в системах на базе DEB, запустите:

Эта команда предоставит все необходимые пакеты для настройки среды разработки в Debian, Ubuntu и его дистрибутивов.

binutils
cpp
gcc-5-locales
g++-multilib
g++-5-multilib
gcc-5-doc
gcc-multilib
autoconf
automake
libtool
flex
bison
gdb
gcc-doc
gcc-5-multilib
and many.

Теперь у Вас есть необходимые средства разработки для создания программного обеспечения в Linux.

Скрипт Mangi

Если Вам не нравится метод установки средств разработки выше, есть также скрипт под названием «сценарий манги» (mangi), доступный для легкой настройки среды разработки в DEB-системах, таких как Ubuntu, Linux Mint и других производных Ubuntu.

После свежей установки Ubuntu возьмите этот скрипт из репозитория GitHub, сделайте его исполняемым и начните установку всех необходимых инструментов и пакетов для настройки полной среды разработки. Вам не нужно устанавливать инструменты один за другим.

Этот скрипт установит следующие среды разработки и инструменты на вашу систему Linux:

Node.js
NVM
NPM
Nodemon
MongoDB
Forever
git
grunt
bower
vim
Maven
Loopback
curl
python
jre/jdk
gimp
zip unzip and rar tools
filezilla
tlp
erlang
xpad sticky notes
cpu checker
kvm acceleration
Calibre Ebook Reader (I often use it to read programming books
Dict – Ubuntu Dictionary Database and Client (CLI based)

Сначала установите следующее:

Скачайте скрипт манги, используя команду:

Извлеките загруженный архив:

Вышеуказанная команда распакует zip-файл в папку под названием mangi-script-master в вашей текущей рабочей директории. Перейдите в каталог и сделайте скрипт исполняемым, используя следующие команды:

Наконец, запустите скрипт с помощью команды:

Пожалуйста, имейте в виду, что этот скрипт не полностью автоматизирован. Вам необходимо ответить на ряд вопросов «Да/Нет» для установки всех инструментов разработки.

Установка инструментов разработки в openSUSE/SUSE

Для настройки среды разработки в openSUSE и SUSE enterprise выполните следующие команды от имени root пользователя:

Проверка установки

Теперь проверим, были ли установлены средства разработки или нет. Для этого запустите:

Как видно из приведенного выше вывода, средства разработки были успешно установлены. Теперь можно начать разрабатывать свои приложения.

Какие бывают компиляторы?

Ни один компилируемый язык программирования не обходится без компилятора. Некоторые компиляторы работают с несколькими языками программирования. Но программист должен учитывать еще и параметры компьютера, на котором программа будет запускаться.

Дело в том, что современные процессоры отличаются друг от друга устройством, поэтому машинный код для одного процессора будет понятен, а для другого нет. Это касается и операционных систем: одна и та же программа будет работать на Windows, но не запустится на Linux или MacOS. Поэтому нужно пользоваться тем компилятором, который работает с нужным процессором и операционной системой.

Если программа будет работать на нескольких операционных системах, то нужен кросс-компилятор — компилятор, который преобразует универсальный машинный код. Например, GNU Compiler Collection(сокращенно GCC) поддерживает C++, Objective-C, Java, Фортран, Ada, Go и поддерживает разную архитектуру процессоров.

Начинающие программисты даже не знают о наличии компилятора на компьютере. Они пишут программы в интегрированной среде разработки, в которую встроен компилятор, а иногда и не один. В этом случае, выбор компилятора делает среда, а не программист. Например, MS Visual Studio поддерживает компиляторы для операционных систем Windows, Linux, Android. Выбирая тип проекта, Visual Studio определяет процессор и операционную систему компьютера, и после этого выбирает подходящий компилятор.