gcc 編譯過程

gcc 編譯過程
從 hello.c 到 hello(或 a.out)文件， 必須歷經 hello.i、 hello.s、 hello.o，最後才獲得 hello(或
a.out)文件，分別對應着預處理、編譯、彙編和連接 4 個步驟，整個過程如圖 10.5 所示。

這 4 步大體的工做內容以下：
（1） 預處理， C 編譯器對各類預處理命令進行處理，包括頭文件包含、宏定義的擴
展、條件編譯的選擇等；
（2） 編譯，將預處理獲得的源代碼文件，進行「翻譯轉換」，產生出機器語言的目標
程序，獲得機器語言的彙編文件；
（3） 彙編，將彙編代碼翻譯成了機器碼，可是還不能夠運行；
（4） 連接，處理可重定位文件，把各類符號引用和符號定義轉換成爲可執行文件中
的合適信息，一般是虛擬地址。

下面根據 hello.c 這個示例，跟蹤一下其中的細節。
（1）預處理
在 gcc 命令加上-E 參數，能夠獲得預處理文件。輸入下列命令：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -E hello.c –o hello.i
將會產生 hello.i 文件，這就是 hello.c 通過預處理後的文件。實際操做結果見圖 10.6。

圖 10.6 預編譯獲得 hello.i 文件
一個本來連同空行才 8 行的代碼，通過預處理，獲得了一個 800 多行的預處理文件，文
件開的內容如圖 10.7 所示。

圖 10.7 hello.i 文件開頭
hello.i 文件末尾處的內容如圖 10.8 所示。

圖 10.8 hello.i 文件末尾
其他部份內容請用 Vi 打開後進行查看。能夠看到， hello.c 通過預處理後獲得的 hello.i
文件，除了本來的幾行代碼以外，還包含了不少額外的變量、函數等等，這些都是預處理器
處理的結果。
（2）編譯
在 gcc 編譯參數加上-S，能夠將 hello.i 編譯成 hello.s 文件。命令以下：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -S hello.i

實際操做和結果如圖 10.9 所示。

圖 10.9 編譯獲得 hello.s 文件
hello.s 是一個彙編文件，可用 Vi 編輯器打開查看，如圖 10.10 所示。

圖 10.10 hello.s 文件內容
能夠看到，該文件內容都是彙編語句。這裏不對彙編進行解釋。
（3）彙編
獲得了彙編文件後，經過 gcc 就能夠獲得機器碼了。在終端輸入下列命令，能夠獲得
hello.o 文件。
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -c hello.s
實際操做和結果如圖 10.11 所示。

圖 10.11 彙編獲得 hello.o 文件
（4）連接
儘管已經獲得了機器碼，但這個文件卻仍是不能夠運行的，必需要通過連接才能運行。
在終端輸入下列命令，將會獲得可執行文件 a.out。
vmuser@Linux-host:hello$ gcc hello.o
操做和結果如圖 10.12 所示。

圖 10.12 連接獲得 a.out 文件
a.out 是 gcc 默認輸出文件名稱，能夠經過-o 參數指定新的文件名。例如加上「-o hello」
參數，將會生成 hello 文件，這個文件和 a.out 其實是同樣的，用 md5sum 命令計算文件校
驗值，二者徹底同樣，如圖 10.13 所示。

圖 10.13 a.out 和 hello 文件
連接可分爲動態連接和靜態連接：
 動態連接使用動態連接庫進行連接，生成的程序在執行的時候須要加載所需的動態
庫才能運行。動態連接生成的程序小巧，可是必須依賴動態庫，不然沒法執行。
 Linux 下的動態連接庫實際是共享目標文件（shared object），通常是.so 文件，
做用相似於 Windows 下的.dll 文件。
 靜態連接使用靜態庫進行連接，生成的程序包含程序運行所須要的所有庫，能夠直
接運行，不過體積較大。
 Linux 下靜態庫是彙編產生的.o 文件的集合，通常以.a 文件形式出現。
gcc 默認是動態連接，加上-static 參數則採用靜態連接。再來看 hello.c 示例，在連接的
時候加上-static 參數：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc hello.o -static -o hello_static
操做命令和結果如圖 10.14 所示，能夠看到，動態連接生成的文件大小是 7155 字節，
而靜態連接生成的文件卻有 616096 字節，體積明顯大了不少。

圖 10.14 靜態連接和動態連接結果對比