C言語系/memos/gcc/舞台裏を知りたいときのヒント集メモ (v1)

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gccコマンドの裏側を知りたいときのヒント集メモ。

使用環境：

CentOS 5.x
gcc-4.1.2-48.el5
libgcc-4.1.2-48.el5
cpp-4.1.2-48.el5
binutils-2.17.50.0.6-6.el5
binutils-devel-2.17.50.0.6-14.el5

本サイト内の関連URL：

• C言語系/memos/gcc - Glamenv-Septzen.net
  • http://www.glamenv-septzen.net/view/479
• C言語系/memos/gcc/関数の属性機能("__attribute__") - Glamenv-Septzen.net
  • http://www.glamenv-septzen.net/view/577

参考書籍：

• gccの舞台裏を見たい
  • "gcc -v"オプション
  • ヘッダーファイルのインクルード状況を確認したい("-H"オプション)
  • システムヘッダーのインクルードPATHを確認・調整したい("-print-search-dirs", "-I", "-I-" オプション)
  • "-print-prog-name", "-print-file-name", "-print-libgcc-file-name"オプション
  • リンク時にリンクされるファイルのPATHを確認したい("ld -t")
  • リンカのデフォルト検索PATHを確認したい("ld --verbose")
  • 静的リンクの舞台裏を確認してみる(gcc "-static"オプション)
  • 動的リンクの舞台裏を確認してみる

gccの舞台裏を見たい

gccコマンドが隠蔽しているビルド過程を確認し、手動でGNUツールチェインを実行する際のヒント集。

"gcc -v"オプション

gccコマンドを"-v"オプション付きで実行すると、普段は隠されているビルド過程を出力させることが出来る。

$ gcc -v -o foo foo.c
Using built-in specs.
Target: i386-redhat-linux
コンフィグオプション: ../configure --prefix=/usr 

(...省略...)

 /usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/cc1 \
    -quiet -v foo.c -quiet -dumpbase foo.c \
    -mtune=generic -auxbase foo -version \
    -o /tmp/ccHJGC4y.s
存在しないディレクトリ "/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../../i386-redhat-linux/include" を無視します
#include "..." の探索はここから始まります:
#include <...> の探索はここから始まります:
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include
 /usr/include
探索リストの終わり
GNU C version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-48) (i386-redhat-linux)
        compiled by GNU C version 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-48).
GGC heuristics: --param ggc-min-expand=64 --param ggc-min-heapsize=64436
Compiler executable checksum: 625231d1211c3689652276225f4f5c88
 as -V -Qy -o /tmp/ccup2RC0.o /tmp/ccHJGC4y.s
GNU assembler version 2.17.50.0.6-6.el5 (i386-redhat-linux) using BFD version 2.17.50.0.6-6.el5 20061020

 /usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/collect2 \
    --eh-frame-hdr -m elf_i386 \
    --hash-style=gnu \
    -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 \
    -o foo \
    /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o \
    /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o \
    /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o \
    -L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
    -L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
    -L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../.. \
    /tmp/ccup2RC0.o \
    -lgcc \
    --as-needed \
    -lgcc_s \
    --no-as-needed \
    -lc -lgcc \
    --as-needed \
    -lgcc_s \
    --no-as-needed \
    /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o \
    /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

ヘッダーファイルのインクルード状況を確認したい("-H"オプション)

プリプロセスだけを行う"-E"オプションと併用すると効果的。

$ gcc -H -E -o foo.i foo.c
. /usr/include/stdio.h
.. /usr/include/features.h
... /usr/include/sys/cdefs.h
.... /usr/include/bits/wordsize.h
... /usr/include/gnu/stubs.h
.... /usr/include/bits/wordsize.h
.... /usr/include/gnu/stubs-32.h
.. /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
.. /usr/include/bits/types.h
... /usr/include/bits/wordsize.h
... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
... /usr/include/bits/typesizes.h
.. /usr/include/libio.h
... /usr/include/_G_config.h
.... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
.... /usr/include/wchar.h
..... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
..... /usr/include/bits/wchar.h
.... /usr/include/gconv.h
..... /usr/include/wchar.h
...... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
..... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stddef.h
... /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include/stdarg.h
.. /usr/include/bits/stdio_lim.h
.. /usr/include/bits/sys_errlist.h

複数のインクルードPATHを調整する場面で役立つだろう。

システムヘッダーのインクルードPATHを確認・調整したい("-print-search-dirs", "-I", "-I-" オプション)

$ gcc -print-search-dirs
インストール: /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/
プログラム: =(省略)
ライブラリ: =(省略)

cppコマンドがインストールされている場合は、

$ cpp -print-search-dirs

でも同じ結果になる。

実行時に確認したい場合は、"-v"オプションを使うとよいだろう。

$ gcc -v -E -o foo.i foo.c
(省略)
#include "..." の探索はここから始まります:
#include <...> の探索はここから始まります:
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include
 /usr/include
探索リストの終わり

"-I"オプションを指定して、"#include <...>"の検索PATHを追加してみる：

$ gcc -v -I/tmp -E -o foo.i foo.c
(省略)
#include "..." の探索はここから始まります:
#include <...> の探索はここから始まります:
 /tmp
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include
 /usr/include
探索リストの終わり

"-I-"オプションを活用し、"/tmp"を"#include """ にのみ追加し、"/home"を"#include <>"に追加してみる：

$ gcc -v -I/tmp -I- -I/home -E -o foo.i foo.c
(省略)
#include "..." の探索はここから始まります:
 /tmp
#include <...> の探索はここから始まります:
 /home
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/include
 /usr/include
探索リストの終わり

上記オプションは"cpp"コマンドでも同様に利用可能。

"-print-prog-name", "-print-file-name", "-print-libgcc-file-name"オプション

"cc1", "collect2"など、gccが舞台裏で起動しているgccツールのフルパスを取得する：

$ gcc -print-prog-name=cc1
/usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/cc1

$ gcc -print-prog-name=collect2
/usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/collect2

gccのランタイムライブラリファイルのフルパスを取得する：

リンク時にリンクされるファイルのPATHを確認したい("ld -t")

binutilsのlinkerであるldコマンドの"-t"オプションを使う。

-t : trace link files

$ gcc -c -o foo.o foo.i
$ gcc -o foo -Wl,-t foo.o
/usr/bin/ld: mode elf_i386
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o
foo.o
-lgcc_s (/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_s.so)
/lib/libc.so.6
(/usr/lib/libc_nonshared.a)elf-init.oS
/lib/ld-linux.so.2
-lgcc_s (/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_s.so)
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

リンカのデフォルト検索PATHを確認したい("ld --verbose")

ld --verbose

でリンカスクリプト表示、SEARCH_DIR()を確認する。

$ ld --verbose
GNU ld version 2.17.50.0.6-6.el5 20061020
  Supported emulations:
   elf_i386
   i386linux
using internal linker script:
==================================================
/* Script for -z combreloc: combine and sort reloc sections */
OUTPUT_FORMAT("elf32-i386", "elf32-i386",
              "elf32-i386")
OUTPUT_ARCH(i386)
ENTRY(_start)
SEARCH_DIR("/usr/i386-redhat-linux/lib"); \
SEARCH_DIR("/usr/local/lib"); \
SEARCH_DIR("/lib"); \
SEARCH_DIR("/usr/lib");
SECTIONS
{
...

静的リンクの舞台裏を確認してみる(gcc "-static"オプション)

静的リンクを行うにはgccの "-static" オプションを使う。
舞台裏を見てみると、"collect2"に"-static"オプションがわたっている。

$ gcc -c -o foo.o foo.c
$ gcc -v -static -o foo foo.o
(...)
/usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/collect2 \
-m elf_i386 \
--hash-style=gnu \
-static \
-o foo \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbeginT.o \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../.. \
foo.o \
--start-group \
-lgcc \
-lgcc_eh \
-lc \
--end-group \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

"--start-group", "--end-group"については"info ld"参照。

"-t"でトレースしてみる。表示量が大きいので、ファイルに落とす。

$ gcc -Wl,-t -static -o foo foo.o  > list.txt

list.txt:

/usr/bin/ld: mode elf_i386
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbeginT.o
foo.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)libc-start.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)check_fds.o
...
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)dl-sym.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_eh.a)unwind-dw2.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_eh.a)unwind-dw2-fde-glibc.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_eh.a)unwind-c.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)stack_chk_fail_local.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)dl-iteratephdr.o
(/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../libc.a)stack_chk_fail.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

libgcc_eh.aなど、gcc側のビルトインライブラリからもリンクされていることが分かる。

動的リンクの舞台裏を確認してみる

"-static"オプションを指定しなければ、デフォルトの動的リンクとなる。
"-dynamic-linker"オプションで実行時リンカを指定している。

$ gcc -v -o foo foo.o
(...)
/usr/libexec/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/collect2 \
--eh-frame-hdr \
-m elf_i386 \
--hash-style=gnu \
-dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 \
-o foo \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2 \
-L/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../.. \
foo.o \
-lgcc \
--as-needed \
-lgcc_s \
--no-as-needed \
-lc \
-lgcc \
--as-needed \
-lgcc_s \
--no-as-needed \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o \
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

"--as-needed", "--no-as-needed"については"info ld"参照。

"-t"でトレースしてみる。

$ gcc -Wl,-t -o foo foo.o
/usr/bin/ld: mode elf_i386
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crt1.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crti.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtbegin.o
foo.o
-lgcc_s (/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_s.so)
/lib/libc.so.6
(/usr/lib/libc_nonshared.a)elf-init.oS
/lib/ld-linux.so.2
-lgcc_s (/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/libgcc_s.so)
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/crtend.o
/usr/lib/gcc/i386-redhat-linux/4.1.2/../../../crtn.o

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