GCC 编译过程概述

博客主要介绍了GCC的使用方法和编译过程。给出了GCC编译成可执行文件的实例,详细说明了编译过程包含预处理、编译、汇编和链接四个步骤,还提及链接分为两种。

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GCC 使用方法:

gcc [选项] 文件名
常用选项:

-o:小写字母“o”,指定生成的可执行文件的名字,不指定的话生成的可执行文件名为a.out。

-E:只进行预处理,既不编译,也不汇编。

-S:只编译,不汇编。

-c:编译并汇编,但不进行链接。

-g:生成的可执行文件带调试信息,方便使用gdb进行调试。

GCC 编译实例

#编译成可执行文件
gcc hello.c -o hello
#以上命令等价于执行以下全部操作
#预处理,可理解为把头文件的代码汇总成C代码,把*.c转换得到*.i文件
gcc –E hello.c –o hello.i
#编译,可理解为把C代码转换为汇编代码,把*.i转换得到*.s文件
gcc –S hello.i –o hello.s
#汇编,可理解为把汇编代码转换为机器码,把*.s转换得到*.o,即目标文件
gcc –c hello.s –o hello.o
#链接,把不同文件之间的调用关系链接起来,把一个或多个*.o转换成最终的可执行文件
gcc hello.o –o hello

GCC编译过程

GCC 编译工具链在编译一个C源文件时需要经过以下 4 步:

预处理(-E),在预处理过程中,对源代码文件中的文件包含(include)、 预编译语句(如宏定义define等)进行展开,生成.i文件。 可理解为把头文件的代码、宏之类的内容转换成更纯粹的C代码,不过生成的文件以.i为后缀。

编译(-S),把预处理后的.i文件通过编译成为汇编语言,生成.s文件,即把代码从C语言转换成汇编语言,这是GCC编译器完成的工作。

汇编(-C),将汇编语言文件经过汇编,生成目标文件.o文件,每一个源文件都对应一个目标文件。即把汇编语言的代码转换成机器码,这是as汇编器完成的工作。

链接,最后将每个源文件对应的.o文件链接起来,就生成一个可执行程序文件,这是链接器ld完成的工作。

链接分为两种:

动态链接,GCC编译时的默认选项。动态是指在应用程序运行时才去加载外部的代码库, 例如printf函数的C标准代码库*.so文件存储在Linux系统的某个位置, hello程序执行时调用库文件*.so中的内容,不同的程序可以共用代码库。 所以动态链接生成的程序比较小,占用较少的内存。

静态链接,链接时使用选项“–static”,它在编译阶段就会把所有用到的库打包到自己的可执行程序中。 所以静态链接的优点是具有较好的兼容性,不依赖外部环境,但是生成的程序比较大。
### GCC 编译过程概述 GCC 是 GNU Compiler Collection 的缩写,最初作为 GNU C Compiler 开发,后来扩展支持多种编程语言。通过 GCC 将源代码转换为可执行文件的过程中涉及多个阶段,这些阶段分别是预处理、编译、汇编和链接。 --- #### 一、预处理 (Preprocessing) 预处理是 GCC 编译的第一步,在此过程中会解析所有的宏定义 (`#define`) 和头文件包含 (`#include`) 指令。预处理器会替换掉所有的宏并展开头文件的内容到源代码中,最终生成一个新的 `.i` 文件。 例如,对于 `main.c` 文件,可以通过以下命令完成预处理: ```bash $ gcc -E main.c -o main.i ``` 在此阶段,原始的 C 源代码被转化为一个不包含任何宏或头文件引用的纯文本文件[^1]。 --- #### 二、编译 (Compilation) 在编译阶段,经过预处理后的 `.i` 文件会被翻译成低级的汇编语言代码。这一阶段的主要工作是由高级语言(如 C 或 C++)向机器特定的汇编语言转化。 使用 `-S` 参数可以让 GCC 停留在该阶段,并输出对应的汇编代码文件 `.s`。例如: ```bash $ gcc -S main.i -o main.s ``` 此时生成的 `main.s` 文件包含了与目标架构相关的汇编指令[^4]。 --- #### 三、汇编 (Assembly) 汇编阶段的任务是将上一步生成的汇编代码文件 `.s` 转化为目标文件 `.o`。目标文件是一种二进制形式的数据结构,其中包含了机器码以及一些辅助信息以便后续链接操作。 可以单独运行汇编器来实现这一步骤: ```bash $ as main.s -o main.o ``` 或者直接让 GCC 完成整个流程的一部分: ```bash $ gcc -c main.s -o main.o ``` 在这个阶段,每一段独立的目标模块都已经被创建出来,但尚未形成完整的程序[^3]。 --- #### 四、链接 (Linking) 最后一步是链接阶段,它负责把之前产生的各个目标文件连接起来成为一个单一的应用程序。此外,如果项目依赖外部库,则也需要在这一步引入相应的静态或动态链接库。 假设存在两个目标文件 `file1.o` 和 `file2.o`,那么可以通过下面的方式进行链接: ```bash $ gcc file1.o file2.o -o final_program ``` 当涉及到标准函数调用时(比如 `printf()`),还需要从系统的标准库中提取必要的部分加入到最终产物之中[^2]。 --- ### 总结 综上所述,利用 GCC 工具链构建应用程序是一个多步骤的过程,依次经历了 **预处理** -> **编译** -> **汇编** -> **链接** 这些重要环节。每一个阶段都有其独特的职责范围和技术细节值得深入探讨。 ---
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