思考:为什么函数模板可以和函数重载放在一块。C++编译器是如何提供函数模板机制的?
一、编译器编译原理
什么是gcc
gcc(GNU C Compiler)编译器的作者是Richard Stallman,也是GNU项目的奠基者。 |
什么是gcc:gcc是GNU Compiler Collection的缩写。最初是作为C语言的编译器(GNU C Compiler),现在已经支持多种语言了,如C、C++、Java、Pascal、Ada、COBOL语言等。 |
gcc支持多种硬件平台,甚至对Don Knuth 设计的 MMIX 这类不常见的计算机都提供了完善的支持 |
gcc主要特征
1)gcc是一个可移植的编译器,支持多种硬件平台 2)gcc不仅仅是个本地编译器,它还能跨平台交叉编译。 3)gcc有多种语言前端,用于解析不同的语言。 4)gcc是按模块化设计的,可以加入新语言和新CPU架构的支持 5)gcc是自由软件 |
gcc编译过程
预处理(Pre-Processing) 编译(Compiling) 汇编(Assembling) 链接(Linking) Gcc *.c –o 1exe (总的编译步骤) Gcc –E 1.c –o 1.i //宏定义 宏展开 Gcc –S 1.i –o 1.s Gcc –c 1.s –o 1.o Gcc 1.o –o 1exe 结论:gcc编译工具是一个工具链。。。。 |
图:程序编译流程
解析:hello程序是一个高级C语言程序,这种形式容易被人读懂。为了在系统上运行hello.c程序,每条C语句都必须转化为低级机器指令。然后将这些指令打包成可执行目标文件格式,并以二进制形式存储器于磁盘中。
gcc常用编译选项
选项 |
作用 |
-o |
产生目标(.i、.s、.o、可执行文件等) |
-c |
通知gcc取消链接步骤,即编译源码并在最后生成目标文件 |
-E |
只运行C预编译器 |
-S |
告诉编译器产生汇编语言文件后停止编译,产生的汇编语言文件扩展名为.s |
-Wall |
使gcc对源文件的代码有问题的地方发出警告 |
-Idir |
将dir目录加入搜索头文件的目录路径 |
-Ldir |
将dir目录加入搜索库的目录路径 |
-llib |
链接lib库 |
-g |
在目标文件中嵌入调试信息,以便gdb之类的调试程序调试 |
练习
gcc -E hello.c -o hello.i(预处理) gcc -S hello.i -o hello.s(编译) gcc -c hello.s -o hello.o(汇编) gcc hello.o -o hello(链接) 以上四个步骤,可合成一个步骤 gcc hello.c -o hello(直接编译链接成可执行目标文件) gcc -c hello.c或gcc -c hello.c -o hello.o(编译生成可重定位目标文件) |
建议初学都加这个选项。下面这个例子如果不加-Wall选项编译器不报任何错误,但是得到的结果却不是预期的。 #include <stdio.h> int main(void) { printf("2+1 is %f", 3); return 0; } |
Gcc编译多个.c |
hello_1.h hello_1.c main.c 一次性编译 gcc hello_1.c main.c –o newhello 独立编译 gcc -Wall -c main.c -o main.o gcc -Wall -c hello_1.c -o hello_fn.o gcc -Wall main.o hello_1.o -o newhello |
二、模板函数反汇编观察
命令:g++ -S 7.cpp -o 7.s
.file "7.cpp" .text .def __ZL6printfPKcz; .scl 3; .type 32; .endef __ZL6printfPKcz: LFB264: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 pushl %ebx subl $36, %esp .cfi_offset 3, -12 leal 12(%ebp), %eax movl %eax, -12(%ebp) movl -12(%ebp), %eax movl %eax, 4(%esp) movl 8(%ebp), %eax movl %eax, (%esp) call ___mingw_vprintf movl %eax, %ebx movl %ebx, %eax addl $36, %esp popl %ebx .cfi_restore 3 popl %ebp .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE264: .lcomm __ZStL8__ioinit,1,1 .def ___main; .scl 2; .type 32; .endef .section .rdata,"dr" LC0: .ascii "a:%d b:%d \12\0" LC1: .ascii "c1:%c c2:%c \12\0" LC2: .ascii "pause\0" .text .globl _main .def _main; .scl 2; .type 32; .endef _main: LFB1023: .cfi_startproc .cfi_personality 0,___gxx_personality_v0 .cfi_lsda 0,LLSDA1023 pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 andl $-16, %esp subl $32, %esp call ___main movl $0, 28(%esp) movl $10, 24(%esp) movb $97, 23(%esp) movb $98, 22(%esp) leal 24(%esp), %eax movl %eax, 4(%esp) leal 28(%esp), %eax movl %eax, (%esp) call __Z6myswapIiEvRT_S1_ //66 ===>126 movl 24(%esp), %edx movl 28(%esp), %eax movl %edx, 8(%esp) movl %eax, 4(%esp) movl $LC0, (%esp) call __ZL6printfPKcz leal 22(%esp), %eax movl %eax, 4(%esp) leal 23(%esp), %eax movl %eax, (%esp) call __Z6myswapIcEvRT_S1_ //77 ===>155 movzbl 22(%esp), %eax movsbl %al, %edx movzbl 23(%esp), %eax movsbl %al, %eax movl %edx, 8(%esp) movl %eax, 4(%esp) movl $LC1, (%esp) call __ZL6printfPKcz movl $LC2, (%esp) LEHB0: call _system LEHE0: movl $0, %eax jmp L7 L6: movl %eax, (%esp) LEHB1: call __Unwind_Resume LEHE1: L7: leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1023: .def ___gxx_personality_v0; .scl 2; .type 32; .endef .section .gcc_except_table,"w" LLSDA1023: .byte 0xff .byte 0xff .byte 0x1 .uleb128 LLSDACSE1023-LLSDACSB1023 LLSDACSB1023: .uleb128 LEHB0-LFB1023 .uleb128 LEHE0-LEHB0 .uleb128 L6-LFB1023 .uleb128 0 .uleb128 LEHB1-LFB1023 .uleb128 LEHE1-LEHB1 .uleb128 0 .uleb128 0 LLSDACSE1023: .text .section .text$_Z6myswapIiEvRT_S1_,"x" .linkonce discard .globl __Z6myswapIiEvRT_S1_ .def __Z6myswapIiEvRT_S1_; .scl 2; .type 32; .endef __Z6myswapIiEvRT_S1_: //126 LFB1024: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 subl $16, %esp movl 8(%ebp), %eax movl (%eax), %eax movl %eax, -4(%ebp) movl 12(%ebp), %eax movl (%eax), %edx movl 8(%ebp), %eax movl %edx, (%eax) movl 12(%ebp), %eax movl -4(%ebp), %edx movl %edx, (%eax) leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1024: .section .text$_Z6myswapIcEvRT_S1_,"x" .linkonce discard .globl __Z6myswapIcEvRT_S1_ .def __Z6myswapIcEvRT_S1_; .scl 2; .type 32; .endef __Z6myswapIcEvRT_S1_: //155 LFB1025: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 subl $16, %esp movl 8(%ebp), %eax movzbl (%eax), %eax movb %al, -1(%ebp) movl 12(%ebp), %eax movzbl (%eax), %edx movl 8(%ebp), %eax movb %dl, (%eax) movl 12(%ebp), %eax movzbl -1(%ebp), %edx movb %dl, (%eax) leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1025: .text .def ___tcf_0; .scl 3; .type 32; .endef ___tcf_0: LFB1027: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 subl $8, %esp movl $__ZStL8__ioinit, %ecx call __ZNSt8ios_base4InitD1Ev leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1027: .def __Z41__static_initialization_and_destruction_0ii; .scl 3; .type 32; .endef __Z41__static_initialization_and_destruction_0ii: LFB1026: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 subl $24, %esp cmpl $1, 8(%ebp) jne L11 cmpl $65535, 12(%ebp) jne L11 movl $__ZStL8__ioinit, %ecx call __ZNSt8ios_base4InitC1Ev movl $___tcf_0, (%esp) call _atexit L11: leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1026: .def __GLOBAL__sub_I_main; .scl 3; .type 32; .endef __GLOBAL__sub_I_main: LFB1028: .cfi_startproc pushl %ebp .cfi_def_cfa_offset 8 .cfi_offset 5, -8 movl %esp, %ebp .cfi_def_cfa_register 5 subl $24, %esp movl $65535, 4(%esp) movl $1, (%esp) call __Z41__static_initialization_and_destruction_0ii leave .cfi_restore 5 .cfi_def_cfa 4, 4 ret .cfi_endproc LFE1028: .section .ctors,"w" .align 4 .long __GLOBAL__sub_I_main .ident "GCC: (rev2, Built by MinGW-builds project) 4.8.0" .def ___mingw_vprintf; .scl 2; .type 32; .endef .def _system; .scl 2; .type 32; .endef .def __Unwind_Resume; .scl 2; .type 32; .endef .def __ZNSt8ios_base4InitD1Ev; .scl 2; .type 32; .endef .def __ZNSt8ios_base4InitC1Ev; .scl 2; .type 32; .endef .def _atexit; .scl 2; .type 32; .endef
函数模板机制结论
1.编译器并不是把函数模板处理成能够处理任意类的函数
2.编译器从函数模板通过具体类型产生不同的函数
3.编译器会对函数模板进行两次编译。在声明的地方对模板代码本身进行编译;在调用的地方对参数替换后的代码进行编译。