gcc/g++等編譯器編譯原理：預處理，編譯，彙編，連接各步驟詳解

時間 2019-11-20

標籤 gcc g++ 編譯器編譯原理預處理彙編連接步驟詳解欄目 GCC 简体版

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摘自http://blog.csdn.net/elfprincexu/article/details/45043971小程序

gcc/g++等編譯器編譯原理：預處理，編譯，彙編，連接各步驟詳解ide

C和C++編譯器是集成的，編譯通常分爲四個步驟：函數

預處理(preprocessing) ----------------- cpp/ gcc -E
編譯(compilation) ------------------ cc1 / gcc -S
彙編(assembly) -------------------- as
鏈接(linking) --------------------- ld

gcc工具

　　認爲預處理的文件是(.i)是C文件，而且設定C形式的鏈接；spa

g++.net

　　認爲預處理的文件是(.i)是C++文件，而且設定C++形式的鏈接；命令行

源文件後綴名的一些含義和後續的操做：翻譯

.c　　　　　　 C源程序　　　　　　　　預處理，編譯，彙編
.C　　　　　　C++源程序　　　　　　預處理，編譯，彙編
.cc　　　　　 C++源程序　　
.cxx 　　　　 C++源程序　　　　　　預處理，編譯，彙編
.m 　　　　　 Objective-C源程序　　　預處理，編譯，彙編
.i 　　　　　　預處理後的C文件　　　　編譯，彙編
.ii　　　　　　預處理後的C++文件　　　編譯，彙編
.s　　　　　　彙編語言源程序　　　　　彙編
.S　　　　　　彙編語言源程序　　　　　預處理，彙編
.h　　　　　　預處理器文件　　　　　　一般不出如今命令行上

其餘後綴名的文件被傳遞給鏈接器(linker).一般包括:code

　　.o 目標文件(Object file)blog

　　.a 歸檔庫文件(Archive file)

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2、具體介紹一下GCC編譯步驟

首先，有如下hello.c源代碼

[cpp] view plain copy

print ?

#include<stdio.h>
int main()
{
printf("Hello! This is our embedded world!\n");
return 0;
}

（1）預處理階段

在該階段，編譯器將上述代碼中的stdio.h編譯進來，而且用戶可使用Gcc的選項」-E」進行查看，該選項的做用是讓Gcc在預處理結束後中止編譯過程。預處理階段主要處理#include和#define，它把#include包含進來的.h 文件插入到#include所在的位置，把源程序中使用到的用#define定義的宏用實際的字符串代替，咱們能夠用-E選項要求gcc只進行預處理而不進行後面的三個階段，

注意： Gcc指令的通常格式爲：Gcc [選項] 要編譯的文件 [選項] [目標文件]

其中，目標文件可缺省，Gcc默認生成可執行的文件，命爲：編譯文件.out

[root@localhost Gcc]# Gcc –E hello.c –o hello.i

在此處，選項"-o"是指目標文件，".i"文件爲已通過預處理的C原始程序。如下列出了hello.i文件的部份內容：

[cpp] view plain copy

print ?

typedef int (*__gconv_trans_fct) (struct __gconv_step *,
struct __gconv_step_data *, void *,
__const unsigned char *,
__const unsigned char **,
__const unsigned char *, unsigned char **,
size_t *);
…
# 2 "hello.c" 2
int main()
{
printf("Hello! This is our embedded world!\n");
return 0;
}

因而可知，Gcc確實進行了預處理，它把」stdio.h」的內容插入到hello.i文件中。

（2）編譯階段

接下來進行的是編譯階段，在這個階段中，Gcc首先要檢查代碼的規範性、是否有語法錯誤等，以肯定代碼的實際要作的工做，在檢查無誤後，Gcc把代碼翻譯成彙編語言。用戶可使用」-S」選項來進行查看，該選項只進行編譯而不進行彙編，生成彙編代碼。

編譯階段是最重要的階段，在這個階段GCC首先檢查語法而後把由上步生成的*.i編譯成*.s文件。咱們能夠用以下命令告訴gcc進行這一步處理，gcc -S hello.i -o hello.s，-S選項告訴gcc把hello.i編譯成.s文件；

上面這兩步的輸出文件都是文本文件，咱們能夠用諸如cat的文本處理等命令閱讀這些輸出文件。

這個階段能夠接收.c和.i類型的文件

[root@localhost Gcc]# Gcc –S hello.i –o hello.s

如下列出了hello.s的內容，可見Gcc已經將其轉化爲彙編了，感興趣的讀者能夠分析一下這一行簡單的C語言小程序是如何用匯編代碼實現的。

[cpp] view plain copy

print ?

.file "hello.c"
.section .rodata
.align 4
.LC0:
.string "Hello! This is our embedded world!"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
pushl %ebp
movl %esp, %ebp
subl $8, %esp
andl $-16, %esp
movl $0, %eax
addl $15, %eax
addl $15, %eax
shrl $4, %eax
sall $4, %eax
subl %eax, %esp
subl $12, %esp
pushl $.LC0
call puts
addl $16, %esp
movl $0, %eax
leave
ret
.size main, .-main
.ident "GCC: (GNU) 4.0.0 20050519 (Red Hat 4.0.0-8)"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits

（3）彙編階段

彙編階段把*.s文件翻譯成二進制機器指令文件*.o，如命令gcc -c hello.s -o hello.o，其中-c告訴gcc進行彙編處理。這步生成的文件是二進制文件，直接用文本工具打開看到的將是亂碼，咱們須要反彙編工具如GDB的幫助才能讀懂它；

這個階段接收.c, .i, .s的文件都沒有問題。好比gcc -c hello.i -o hello.o等

彙編階段是把編譯階段生成的」.s」文件轉成目標文件，讀者在此可以使用選項」-c」就可看到彙編代碼已轉化爲」.o」的二進制目標代碼了。以下所示：

[root@localhost Gcc]# Gcc –c hello.s –o hello.o

（4）連接階段

在成功編譯以後，就進入了連接階段。在這裏涉及到一個重要的概念：函數庫。

讀者能夠從新查看這個小程序，在這個程序中並無定義」printf」的函數實現，且在預編譯中包含進的」stdio.h」中也只有該函數的聲明，而沒有定義函數的實現，那麼，是在哪裏實現」printf」函數的呢？最後的答案是：系統把這些函數實現都被作到名爲libc.so.6的庫文件中去了，在沒有特別指定時，Gcc會到系統默認的搜索路徑」/usr/lib」下進行查找，也就是連接到libc.so.6庫函數中去，這樣就能實現函數」printf」了，而這也就是連接的做用。

函數庫通常分爲靜態庫和動態庫兩種。

靜態庫是指編譯連接時，把庫文件的代碼所有加入到可執行文件中，所以生成的文件比較大，但在運行時也就再也不須要庫文件了。其後綴名通常爲」.a」。
動態庫與之相反，在編譯連接時並無把庫文件的代碼加入到可執行文件中，而是在程序執行時由運行時連接文件加載庫，這樣能夠節省系統的開銷。動態庫通常後綴名爲」.so」，如前面所述的libc.so.6就是動態庫。Gcc在編譯時默認使用動態庫。

[cpp] view plain copy

print ?

說下生成靜態庫的方法：
ar cr libxxx.a file1.o file2.o
就是把file1.o和file2.o打包生成libxxx.a靜態庫
使用的時候
gcc test.c -L/path -lxxx -o test
動態庫的話：
gcc -fPIC -shared file1.c -o libxxx.so
也能夠分紅兩部來寫：
gcc -fPIC file1.c -c //這一步生成file1.o
gcc -shared file1.o -o libtest.so

效果是同樣的。

用的時候和上面的靜態庫的用法同樣

可是到了運行程序的時候，須要指定動態庫的位置，能夠環境變量來指定

export LD_LIBRARY_PATH=path，不然會提示找不到動態庫的位置

因爲連接動態庫和靜態庫的時候使用的方法是同樣的，因此若是在庫中有同名的靜態庫文件和動態庫文件，好比libtest.a和libtest.so，根據gcc連接時默認優先選擇動態庫，會連接libtest.so，若是想要讓gcc選擇連接libtest.a那麼須要指定一個選項，就是-static,這樣就會強制gcc找靜態庫文件了。

靜態庫連接時搜索路徑順序：