GCC编译过程

GCC编译过程

GCC 编译过程分为四个主要步骤，每个步骤都有其特定的任务和输出：

1. 预处理：处理宏定义、文件包含和条件编译，生成扩展的源代码文件。

2. 编译：将扩展的源代码编译成汇编代码。

3. 汇编：将汇编代码转换为目标文件（机器码）。

4. 链接：将目标文件和库文件链接成最终的可执行文件。

以下是每个步骤的详细说明：

1. 预处理（Preprocessing）

• 命令：gcc -E test.c -o test.i

• 解释：

  • 预处理是编译过程的第一步，主要将不能编译的头文件、宏定义、注释等内容处理掉，由预处理器 cpp 完成，主要任务包括：

    • 宏替换：处理 #define 定义的宏，它在预处理阶段进行文本替换。

    • 文件包含：处理 #include 指令，它在预处理阶段将头文件的内容插入到当前文件中。。

    • 条件编译：处理 #ifdef、#ifndef、#if、#else、#elif 和 #endif 等条件编译指令，根据条件决定是否编译特定的代码段。

    • C语言中#开头表示预处理指令，不是语句，不能编译不能执行，只在预处理阶段处理这些指令。预处理指令通常用于宏定义、文件包含、条件编译等。

  • 预处理的输出是扩展的源代码文件 test.i，其中已经包含了所有的宏替换和头文件内容。

• 输出：预处理结果 test.i，包含了实际内容替换和文件包含。

  

2. 编译（Compilation）

• 命令：gcc -S test.i -o test.s

• 解释：

  • 编译是将预处理后的源代码转换为汇编代码的过程，由 GCC 编译器本身完成。

  • 编译器解析 test.i 文件中的高级语言代码，生成对应的汇编代码 test.s。

  • 该过程包括词法分析、语法分析、语义分析和优化。

• 输出：汇编代码文件 test.s，表示源代码的低级表示。

  

  这里编译出来为x86架构的汇编语言，看不懂

  

3. 汇编（Assembly）

• 命令：gcc -c test.s -o test.o

• 解释：

  • 汇编是将汇编代码转换为机器码（目标文件）的过程，由汇编器 gas（GNU Assembler）完成。

  • 汇编器将 test.s 文件中的汇编指令转换为机器码，生成二进制目标文件 test.o。

• 输出：目标文件 test.o，包含了机器码。

  

  由于 vi 只是文本编辑器，只能看到文本，对于二进制文件只能显示乱码。

  

4. 链接（Linking）

• 命令：gcc test.o -o test

• 解释：

  • 链接是将一个或多个目标文件和库文件链接成可执行文件的过程。

  • 由链接器 ld 完成。

  • 链接器将目标文件 test.o 与所需的库文件（如 C 标准库）链接起来，解决所有符号引用，生成最终的可执行文件 test。

• 输出：最终的可执行文件 test，可以在目标平台上运行。

  

  链接器将多个目标文件和库文件链接成最终的可执行文件：例如，下图中，链接过程中，extern int a; 告诉编译器 a 在另一个目标文件 v.o 中定义。链接器会找到 v.o 中 a 的定义，将其链接到最终的可执行文件中。