GCC

目錄
·概觀
·目前支持的語言
·支持的處理器架構
·結構
·替 GCC 程序除錯
·參考書目及注釋
·參閱










GCC（GNU Compiler Collection，GNU編譯器套裝），是一套由 GNU 開發(fā)的編程語言編譯器。它是一套以 GPL 及 LGPL 許可證所發(fā)行的自由軟件，也是 GNU計劃 的關鍵部分，亦是自由的 類Unix 及蘋果計算機 Mac OS X 操作系統(tǒng)的標準編譯器。GCC（特別是其中的C語言編譯器）也常被認為是跨平臺編譯器的事實標準。
GCC 原名為 GNU C 語言編譯器（GNU C Compiler），因為它原本只能處理 C語言。GCC 很快地擴展，變得可處理 C++。之后也變得可處理 Fortran、Pascal、Objective-C、Java, 以及 Ada 與其他語言。




概觀

GCC是由理查德·馬修·斯托曼在1985年開始的。他首先擴增一個舊有的編譯器，使它能編譯C，這個編譯器一開始是以Pastel語言所寫的。Pastel是一個不可移植的Pascal語言特殊版，這個編譯器也只能編譯Pastel語言。為了讓自由軟件有一個編譯器，后來此編譯器由斯托曼和Len Tower在1987年[1]以C語言重寫[2]并成為GNU項目的編譯器。GCC的建立者由自由軟件基金會直接管理[3]。
在1997年，一群不滿GCC緩慢且封閉的創(chuàng)作環(huán)境者，組織了一個名為EGCS〈Experimental/Enhanced GNU Compiler System〉的項目，此項目匯整了數(shù)項實驗性的分支進入某個GCC項目的分支中。EGCS比起GCC的建構環(huán)境更有活力，且EGCS最終也在1999年四月成為GCC的官方版本。
GCC目前由世界各地不同的數(shù)個程序設計師小組維護。它是移植到中央處理器架構以及操作系統(tǒng)最多的編譯器。
由于GCC已成為GNU系統(tǒng)的官方編譯器（包括GNU/Linux家族），它也成為編譯與建立其他操作系統(tǒng)的主要編譯器，包括BSD家族、Mac OS X、NeXTSTEP與BeOS。
GCC通常是跨平臺軟件的編譯器首選。有別于一般局限于特定系統(tǒng)與執(zhí)行環(huán)境的編譯器，GCC在所有平臺上都使用同一個前端處理程序，產(chǎn)生一樣的中介碼，因此此中介碼在各個其他平臺上使用GCC編譯，有很大的機會可得到正確無誤的輸出程序。


目前支持的語言

以2006年5月24日釋出的4.1.1版為準，本編譯器版本可處理下列語言：

先前版本納入的CHILL前端由于缺乏維護而被廢棄。
Fortran前端在4.0版之前是G77，此前端僅支持Fortran 77。在本版本中，G77被廢棄而采用更新的GFortran，因為此前端支持Fortran 95。
下列前端依然存在：



支持的處理器架構

GCC目前支持下列處理器架構（以4.1版為準）：

較不知名的處理器架構也在官方釋出版本中支持：

由FSF個別維護的GCC處理器架構：

當GCC需要移植到一個新平臺上，通常使用此平臺固有的語言來撰寫其初始階段。


結構

GCC的外部界面長得像一個標準的Unix編譯器。使用者在命令行下鍵入<code>gcc</code>之程序名，以及一些命令參數(shù)，以便決定每個輸入文件使用的個別語言編譯器，并為輸出代碼使用適合此硬件平臺的匯編語言編譯器，并且選擇性地執(zhí)行連接器以制造可執(zhí)行的程序。
每個語言編譯器都是獨立程序，此程序可處理輸入的源代碼，并輸出匯編語言碼。全部的語言編譯器都擁有共通的中介架構：一個前端解析符合此語言的源代碼，并產(chǎn)生一抽象語法樹，以及一翻譯此語法樹成為GCC的寄存器轉換語言〈RTL〉的后端。編譯器最佳化與靜態(tài)代碼解析技術（例如FORTIFY_SOURCE[1]，一個試圖發(fā)現(xiàn)緩存溢出〈buffer overflow〉的編譯器）在此階段應用于代碼上。最后，適用于此硬件架構的匯編語言代碼以Jack Davidson與Chris Fraser發(fā)明的算法產(chǎn)出。
幾乎全部的GCC都由C寫成，除了Ada前端大部分以Ada寫成。

前端界面
前端的功能在于產(chǎn)生一個可讓后端處理之語法樹。此語法解析器是手寫之遞回語法解析器。
直到最近，程序的語法樹結構尚無法與欲產(chǎn)出的處理器架構脫鉤。而語法樹的規(guī)則有時在不同的語言前端也不一樣，有些前端會提供它們特別的語法樹規(guī)則。
在2005年，兩種與語言脫鉤的新型態(tài)語法樹納入GCC中。它們稱為GENERIC與GIMPLE。語法解析變成產(chǎn)生與語言相關的暫時語法樹，再將它們轉成GENERIC。之后再使用"gimplifier"技術降低GENERIC的復雜結構，成為一較簡單的靜態(tài)唯一形式（Static Single Assignment form，SSA）基礎的GIMPLE形式。此形式是一個與語言和處理器架構脫鉤的全局最佳化通用語言，適用于大多數(shù)的現(xiàn)代編程語言。

中介界面
一般編譯器作者會將語法樹的最佳化放在前端，但其實此步驟并不看語言的種類而有不同，且不需要用到語法解析器。因此GCC作者們將此步驟歸入通稱為中介階段的部分里。此類的最佳化包括消解死碼、消解重復運算與全局數(shù)值重編碼等。許多最佳化技巧也正在實作中。

后端界面
GCC后端的行為因不同的前處理器宏和特定架構的功能而不同，例如不同的字符尺寸、調用方式與大小尾序等。后端界面的前半部利用這些消息決定其RTL的生成形式，因此雖然GCC的RTL理論上不受處理器影響，但在此階段其抽象指令已被轉換成目標架構的格式。
GCC的最佳化技巧依其釋出版本而有很大不同，但都包含了標準的最佳化算法，例如循環(huán)最佳化、線程跳躍、共通程序子句消減、指令調度等等。而RTL的最佳化由于可用的情形較少，且缺乏較高級的信息，因此比較起近來增加的GIMPLE語法樹形式[2]，便顯得比較不重要。
后端經(jīng)由一重讀取步驟后，利用描述目標處理器的指令集時所取得的信息，將抽象寄存器替換成處理器的真實寄存器。此階段非常復雜，因為它必須關照所有GCC可移植平臺的處理器指令集的規(guī)格與技術細節(jié)。
后端的最后步驟相當公式化，僅僅將前一階段得到的匯編語言碼借由簡單的副函數(shù)轉換其寄存器與內(nèi)存位置成相對應的機器碼。


替 GCC 程序除錯

為 GCC 除錯的首選工具當然是 GNU 除錯器。其他特殊用途的除錯工具是 Valgrind, 用以發(fā)現(xiàn)內(nèi)存漏失 (Memory leak)。而 GNU 測量器 (gprof) 可以得知程序中某些函數(shù)花費多少時間，以及其調用頻率；此功能需要使用者在編譯時選定測量〈profiling〉選項。


參考書目及注釋


Richard M. Stallman: Using and Porting the GNU Compiler Collection, Free Software Foundation, ISBN 0-595-10035-X
Richard M. Stallman: Using Gcc: The Gnu Compiler Collection Reference, Free Software Foundation, ISBN 1-882114-39-6
Brian J. Gough: An Introduction to GCC, Network Theory Ltd., ISBN 0-9541617-9-3



^ Tower, Leonard (1987) "GNU C 編譯器beta測試版釋出" comp.lang.misc USENET 新聞組；參閱 http://gcc.gnu.org/releases.html#timeline
^ <cite style="font-style:normal;font-size: 100%">Stallman, Richard M.（1986年2月1日）．“GNU 狀態(tài)”．GNU的公告版．1（1）．</cite>
^ Stallman, Richard M. (2001) "GCC貢獻者名單" 于 使用及移植GCC 2.95版 (Cambridge, Mass.: Free Software Foundation)




參閱


[[Image:|36x32px|自由軟件主題]] 自由軟件主題首頁

GCC目前包含了 Boehm GC，一個為 C/C++ 所設計的垃圾回收器。

distcc - 為分布式編譯所設計的軟件，以 GCC 為協(xié)同軟件。
LLVM - 低層虛擬機編譯器架構。
MinGW - 將 GNU 開發(fā)工具移植到 Win32 平臺下的計劃
Cygwin - 在 Windows 上執(zhí)行 GNU 程序的模擬軟件。
GCC Summit
OpenWatcom - 另一個開放原碼的 C++/Fortran 編譯器。
Code Sourcery - 一個 GCC 顧問公司。
ggcc - 全球化 GCC 項目。

• 通信詞典解釋