Lecture Notes on Computer Networks 주 홍 택 컴퓨터공학과 계명대학교

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1 Lecture Notes on Computer Networks 주 홍 택 컴퓨터공학과 계명대학교
2006 Fall Lecture Notes on Computer Networks gcc로 컴파일, 링크하기 주 홍 택 컴퓨터공학과 계명대학교

2 gcc 소개 FSF (Free Software Foundation)의 C, C++ 컴파일러 컴파일, 어셈블, 로더 역할을 함
매우 많은 온라인 문서가 있음

3 C 컴파일하기 위 과정은 gcc 명령어 호출로 실행됨 .c .cc .C .s .o .s .o a.out 전처리기
(preprocessor) 컴파일러 (compiler) 어셈블러 (assembler) 링커 (linker) .s .o a.out 위 과정은 gcc 명령어 호출로 실행됨

4 컴파일 과정 전처리(preprocessing) 컴파일(compile) 어셈블(assemble) 링크(linking)
#define, #include, #if와 같은 전처리 지시자 해석 전처리 작업을 위한 cpp 프로그램을 호출 컴파일(compile) 고급 언어 소스 프로그램을 입력 받아서 어셈블리 파일을 만듬(.s) 일반적으로 어셈블리 파일은 저장하지 않고 바로 어셈블러를 호출함 여기서 컴파일은 좁은 의미의 컴파일이며 넓은 의미의 컴파일은 모든 과정을 포함함 어셈블(assemble) 어셈블리 파일을 입력 받아서 오브젝트 파일을 만듬(.o) 어셈블을 위한 gas 프로그램을 호출함 어셈블러는 플랫폼(CPU+OS)마다 다르며 해당 전용 어셈블러 호출 가능 링크(linking) 오브젝트 파일을 엮어서 실행 파일을 만듬(.o) 라이브러리 함수도 이 단계에서 사용함 링크를 위한 ld 프로그램을 호출

5 gcc 사용법 모든 컴파일 과정을 한번에 처리하기 필요한 소스 파일만 컴파일 하기 -o 옵션은 실행 파일 명을 지정함
$ gcc –o filter filter_driver.c define_stack.c -o 옵션은 실행 파일 명을 지정함 이 옵션을 지정하지 않으면 a.out이 실행 파일임 필요한 소스 파일만 컴파일 하기 $ gcc –c filter_driver.c $ gcc –c define_stack.c $ gcc –o filter filter_driver.o define_stack.o -c 옵션은 컴파일하지만 링크는 하지 않음(.o) 파일 만 만듬 이후에 define_stack.c가 변경되었다면 2,3번만 수행 filter_driver는 컴파일 하지 않음 소스 코드가 매우 많은 파일로 분리되어 있는 경우에 상당히 효과적임

6 매크로 정의하기 컴파일러 매크로 -D 옵션을 사용한 매크로 정의 -U 옵션은 매크로 정의를 해제함
컴파일러가 파일을 제어할때 사용하는 정보 -D 옵션을 사용한 매크로 정의 $ gcc –c –DDOC_FILE=“info” –DUSE_POLL filter_driver.c -D 옵션은 매크로를 정의함 -DDOC_FILE은 소스에서 #define DOC_FILE info와 동일한 결과 -DUSE_POLL은 소스에서 #define USE_POLL과 동일함 효과 (기본값 1로 정의됨) -U 옵션은 매크로 정의를 해제함 #undef와 동일한 효과임 -I 옵션은 헤더 파일 위치 지정 $ gcc–I../headers filter_driver.c 비표준 라이브러리를 위한 헤더 파일의 디렉토리를 지정

7 라이브러리와 링크하기 -l 옵션은 라이브러리 지정 -L 옵션은 비표준 라이브러리 지정
$ gcc –o plot main.o plot_line.o –lm -lm은 수학 라이브러리를 포함한다는 의미임 표준 라이브러리를 담고 있는 디렉토리에서 libm.a을 찾음 라이브러리의 상대적 위치 순서대로 함수를 찾음 시스템 호출 라이브러리, 입출력 라이브러리, 실행 초기 루틴은 기본적으로 포함됨 -L 옵션은 비표준 라이브러리 지정 $ gcc –o plot –L/usr/local/lib main.o plot_line.o –lx 표준 라이브러리가 아니 비 표준 라이브러리 사용 표준 라이브러리가 이곳에 있으면 우선적으로 사용

8 gcc 파일 처리 gcc 컴파일러는 파일 확장자에 따라서 처리 파일명 종류 처리 방법 file.c C 소스
file.i 전처리된 C 소스 Gcc에서 컴파일 file.ii 전처리된 C++ 소스 g++에서 컴파일 file.s 어셈브리리 언어 소스 as에서 어셈블 file.S file.o 오브젝트 모듈 ld로 전달 file.a 오브젝트 라이브러리

9 중간 결과 파일 중간 결과 파일의 생성 목적 전처리 컴파일 어셈블 디버깅
코드를 직접 다루기 위하여 (device driver 등) 전처리 -E 옵션으로 생성되며 표준 출력으로 내보냄 컴파일 -S 옵션으로 생성되며 .s 확장자로 된 파일에 출력 어셈블 -o 옵션으로 생성되며 .o 확장자로 된 파일에 출력

10 make와 컴파일러 유닉스에서 가장 중요한 도구중에 하나 컴파일을 자동화 하는 프로그램
실행 파일을 만드는 과정(빌드)을 정의하면 필요한 작업만을 수행하여 실행 파일 생성 gmake gnumake는 make 보다 발전된 것임 간단한 예 $ for i in *.c; do make `basename $i .c`; done 현재 디렉토리에 있는 모든 .c 소스 파일에 대하여 .o 파일을 만드는데 .o 파일이 만들어진 후에 .c 파일이 갱신된 것만 컴파일

11 gcc 컴파일러 옵션 중요한 옵션에 대하여만 설명함 거의 모든 UNIX 계열 C 언어 컴파일러와 동일한 옵션 사용
옵션은 매우 많아서 수백개 정도 됨 대부분의 경우 모든 옵션을 다 알 필요는 없음 목적에 따라서 특수한 목적으로 사용하는 경우에 자세히 공부할 필요가 있음

12 컴파일러 옵션: 컴파일러 동작 옵션 v (verbose) 컴파일러의 버전과 각 단계에서 실행하는 자세한 사항을 출력
컴파일하는 과정에서 어떤 옵션이 사용되는지 알고자 할때 사용됨

13 컴파일러 옵션: 경고 메시지 제어 경고나 오류메세지 단위로 출력을 제어함 옵션 w 옵션 W 옵션 Wall
모든 경고 메시지를 나오지 않도록 함 옵션 W 합법적이지만 다소 모호한 코딩에 대하여 부가적인 경고 메시지 출력 옵션 Wall 모호한 코딩에 대하여 자세한 경고 메시지 옵션 Wtraditional K&R C와 ANSI C 간에 서로 다른 결과를 가져올 가능성 있는 것에 대한 경고 출력 옵션 Werror 모든 경고를 에러로 만듬: 경고가 나오는 경우 오브젝트 파일을 만들지 않음

14 컴파일러 옵션: 언어 특성 제어 C 언어 3가지 종류가 있음 옵션 traditional 옵션 ansi 옵션 pedantic
Kernighan과 Ritchie가 최초에 만든 C 언어 ANSI C 미국 국가 표준으로 만들어진 C 언어 FSF C FSF에서 확장한 C언어 옵션 traditional 전통적인 C 언어 지원 옵션 ansi ANSI C 표준 지원 옵션 pedantic 모든 경고 메시지 출력하고 FSF 확장 사용할 수 없음

15 컴파일러 옵션: 전처리기 옵션 M 옵션 C 소스 파일을 읽어서 어떤 파일을 include하는지 알아내어 표준 출력으로 출력
make 파일의 의존 관계를 처음에 생성하는데 도움을 줌 옵션 C 일반적으로 전처리기에서 모든 주석을 지움 이 옵션을 사용하면 주석을 지우지 않음 디버깅시 필요함

16 컴파일러 옵션: 라이브러리 지정 옵션 옵션 nostartfiles 옵션 nostdlib 옵션 static 옵션 shared
링크할때 표준 시스템 구동 파일을 사용하지 않음 크로스 컴파일시, 임베디드 프로세서에 사용됨 옵션 nostdlib 링크할때 표준 라이브러리와 구동 파일을 사용하지 않음 위와 마찬가지의 경우 타겟 시스템 라이브러리 제공 옵션 static 공유 라이브러리가 아닌 정적 라이브러리와 링크 옵션 shared 가능한 한 공유 라이브러리와 링크하고 공유 라이브러리가 없는 경우에만 정적 라이브러리와 링크(기본값)

17 컴파일러 옵션: 디버깅과 프로파일링 컴파일할때 디버깅을 위한 코드와 심볼 테이블을 삽입함
Dbx, gdb, prof, gprof과 같은 프로그램에서 사용 가능한 코드를 생성함 개발 완료시 이 기능을 사용하지 않음 옵션 p prof에서 프로파일링 할 수 있는 프로그램 생성 옵션 pg gprof에서 프로파일링 할 수 있는 프로그램 생성 옵션 g 디버거 gdb에서 쓸 수 있는 확장된 심볼 테이블 을 생성

18 컴파일러 옵션: 최적화 프로그램의 수행속도를 컴파일러가 최적화함 일반적으로 최적화와 디버깅 옵션은 양립하지 않음
gcc는 최적화와 디버깅 옵션을 동시 사용하도록 허용하나 결과에 대하여는 보장 못함 옵션 O 옵션 01 과 동일 옵션 O0 최적화 하지 않음(기본값): 정확한 동작 및 컴파일 시간 적음 옵션 O1 코드 크기와 실행 시간을 줄여 줌 옵션 O2 더 많은 최적화를 수행함

19 컴파일러 옵션: 최적화 옵션 ffast-math 옵션 finline-functions 옵션 fno-inline
부동 소수점 연산에 대하여 최적화를 수행함 결과에 대한 확신을 할 수 없으므로 충분한 테스트 필요함 옵션 finline-functions 단순한 함수의 경우 inline 함수로 변경하여 사용함 성능 개선은 반드시 확인 후 사용하여야 함 함수 호출에 대한 오버헤드와 명령 캐시 성능 개선간에 적절한 절충이 필요함 옵션 fno-inline 모든 inline을 금지함 소스에서 inline을 지정한 경우에도 금지함 옵션 funroll-loops 고정된 반복 횟수를 갖는 반복문을 모두 전개함 프로그램 코드 크기가 커짐나 루프의 오버헤드 줄임(캐시등)

20 컴파일러 옵션: 옵션 넘겨 주기 어셈블러에게 옵션 넘겨주기 링커에 옵션 넘겨주기 -Wa,option-list
-Wl,option-list

21 어셈블하기 어셈블리 언어로 작성된 프로그램을 가지고 오브젝트 모듈을 만듬 GNU 어셈블러는 각 플랫폼마다 존재함 어셈블러 실행
$ as list-of-options list-of-source-files 옵션들 -ah : C 프로그램의 리스트를 생성함 -al: : 어셈블리 언어 코드의 리스트를 생성함 -as : 심볼 테이블에 대한 리스트를 생성함

22 프로그램 세그먼트 생성된 오브젝트 파일은 여러 세그먼트로 나누어짐 텍스트 세그먼트 데이터 세그먼트
실행 코드가 들어 감 보통 읽기 전용 여러 프로세스가 공유하면 공유 텍스트(shared text)임 데이터 세그먼트 정적, 초기화된 데이터를 저장함 bss (Block Started by Symbol) 세그먼트 초기화되지 않은 데이터를 보관하는 영역

23 링크하기 ld 링커는 여러 오브젝트 모듈과 라이브러리를 결합하여 하나의 실행 파일을 만들어 냄
외부 변수, 외부 함수, 라이브러리에 대한 참조 위치를 찾아내어 완전한 실행 프로그램 생성 일반적으로 ld를 직접 수행하지 않고 gcc로 수행함 모든 라이브러리의 위치를 일일이 적어 줄 필요 없음 기본 라이브러리를 포함 시켜 줌

24 ld 실행 $ ld list-of-options list-of-files-and-libraries
파일명과 라이브러리 리스트에서 라이브러리는 –llib-name을 사용 파일 및 라이브러리의 순서는 중요함 라이브러리의 경우 외부 참조에 의하여 필요한 함수만 추출함 $ ld prog1.o –lm prog2.o prog2는 math 함수를 사용하지 않음 순서와 관계없이 라이브러리에서 모듈을 찾기 위하여 색인을 생성함 $ ld prog1.o –lat –lfo fo 라이브러리에서 at 함수 사용시 에러 ranlib를 사용하여 색인을 만들어 주면 에러 발생 안함

25 ld 실행 파일 만들기 실행 파일을 만들때 시작 위치는 첫째 파일의 시작 부분임 gcc와 ld
OS에서 프로그램 시작전에 표준 런타임 초기화 루틴 실행함 이러한 일을 하는 루틴이 바로 초기화 루틴이고 플랫폼마다 제공함 보통 유닉스 계열에서는 /lib/crt0.o 임 gcc와 ld $ gcc exp.o 는 아래와 같음 $ ld –dc –dp –e start –X –o a.out \ /usr/lib/crt0.o expo.o -lc

26 ld 옵션들 -o name : 실행 파일 이름 지정 -lname : 표준 라이브러리 링크 (/lib /usr/lib)
-Ldir : 표준 라이브러리 디렉토리 추가 -s : 실행 파일에 심볼 테이블 제거 (ref. strip 명령) -x : 출력 파일에 로컬 심볼 제거 -n : 텍스트 영역을 읽기 전용으로 만듬 -r : 추후에도 링크 할 수 있도록 오브젝트 파일 만듬 -e name: 실행 파일의 시작위치를 name 심볼로 사용 -M : 전역 심볼의 값이 어느 함수에 위치하는지 보여주는 로드맵 작성 -b format : 오브젝트 파일을 주어진 형식으로 읽어 들임 -oformat format: 주어진 형식의 오브젝트 파일을 생성

27 라이브러리 만들기 Ar 명령으로 오브젝트 모듈의 라이브러리 만듬 새로운 라이브러리 생성 라이브러리 갱신
$ ar rs libname list-of-files r 옵션: 파일을 추가하고 없으면 새로운 라이브러리 생성 s 옵션: 정적 라이브러리 색인 생성(ranlib 불필요) 라이브러리 갱신 $ ar rus libname list-of-files 라이브러리의 모듈과 파일의 날짜를 비교하여 갱신 라이브러리에서 파일 지우기 $ ar ds libname list-of-files 라이브러리에서 파일 추출 $ ar x libname list-of-files

28 크로스 컴파일 한 플랫폼에서 컴파일한 코드를 다른 플랫폼에서 실행할 수 있는 컴파일 환경 어려운 점
예: IBM 호환 PC에서 컴파일하여 ARM 기반의 임베디드 리눅스에서 실행 어려운 점 크로스 컴파일 환경을 직접 만들어야 하는 경우 있음 타겟 아키텍처에 대한 어셈블러와 링커를 찾아야 함 다음과 같은 파일을 아키텍처에 맞추어 구해야 함 헤더 파일 라이브러리 구동 파일

29 크로스 컴파일러 만들기 우선 만들어진 크로스 컴파일러를 찾는 것이 가장 중요함 CPU Memory
OS : 만약 OS를 만든다면 소스를 구해야 함 Board Spec등에 따라서

30 질의 및 토의