【Linux】Linux编译器-gcc/g++的使用和程序执行的基础底层原理

1.gcc/g++ 的使用

gcc在Linux下负责编译C语言，g++主要负责编译C++，当然也兼容C语言。

我们先来以gcc为例子，看看怎么直接利用gcc编译我们代码
现在我们已经利用了vim编译器写好了代码，cat查看我们的代码，是要打印Hello World

接下来我们直接 输入 gcc myc.c 即可编译生成可执行程序，默认生成
a.out

接下来我们直接输入 ./a.out 运行即可

可以看到代码成功编译并执行了。

如果我们不想默认编译后生成a.out这个名称 我们可以在编译的时候可以这么输入： gcc -o myc myc.c
(myc可以改成你想要的名称)
可以看到myc也是可执行程序

以上是gcc使用方法
本篇文章主要讲的是一段程序执行的四个过程。

2. 程序的基本翻译过程

一段代码的执行可分为以下四个过程

1.预处理（进行宏替换等操作）
2.编译（生成汇编语言）
3.汇编（生成机器可识别码）
4.链接（生成可执行文件或库文件）

接下来我们逐一分析这四个过程的底层原理

3.预处理

预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
预处理指令是以#号开头的代码行。

3.1验证预处理的功能（gcc -E）

因为代码如果直接gcc + C源文件的话，会直接把上面四个过程一下子执行完。 我们需要加上 -E 选项，只看预处理的功能，而不会一下子完四个过程。

-E：从现在开始进行程序的翻译，预处理做完，就停下来

接下来开始验证

我们先在myc.c里面加上宏定义，文件包含，条件编译，注释操作

然后输入
gcc -E -o myc.i myc.c
表示只执行到预处理并查看预处理后的文件，把该文件的内容放到 myc.i中

接下来，我们直接查看myc.i的内容
可以看到预处理后，本来只有几行的代码变成了800多行，因为我们的头文件在这里被展开了，宏定义和条件编译也被直接展开了，注释也不见了。

所以预处理这个阶段，会把代码变得更直接，更干净一些。
预处理阶段的代码还是我们的C语言代码。

4.编译（变成汇编语言）

4.1验证编译过程（gcc -S）

同样地，我们需要 -S 选项，验证编译过程

-S：从现在开始进行程序的翻译，编译做完就停下来

我们进行以下操作
gcc -S -o myc.s myc.i （这里用.i或者.c都行，因为.i是预处理阶段的文件）
当然也可以直接
gcc -S myc.i ，会默认生成myc.s文件
我们用vim查看myc.s文件

可以看到，我们的代码变成了汇编语言

5.汇编（生成机器可识别代码）

（汇编 -> 可重定位目标二进制文件，不可以被执行的 .obj文件） 这个阶段只把我们自己的代码进行翻译形成二进制目标文件

5.1验证汇编过程（gcc -c）

同样地，我们需要用 -c 选项验证汇编的过程

-c 从现在开始进行的程序的翻译，汇编做完就停下来。

我们输入gcc -c myc.s （当然也可以直接使用myc.c文件），这里的myc.s是上次已经编译好的。

这里会默认生成一个.o文件，也就是.obj文件

我们使用vim myc.s 打开这个文件
可以看到都是一堆乱码，这是一个二进制目标文件

6.链接（生成可以执行文件）

链接过程是把我们自己的.obj文件和库文件进行某种合并，形成可执行程序。编译器会自动寻找库文件完成链接，具体是如何完成的，可以看看我的其他文章。
gcc + obj文件
可以看到，确实生成了，a.out这个可执行文件

成功执行代码

我们的C程序中，并没有定义“printf”的函数实现,且在预编译中包含的“stdio.h”中也只有该函数的声明,而没有定义函数的实现,那么,是在哪里实“printf”函数的呢?最后的答案是:系统把这些函数实现都被做到名为 libc.so.6 的库文件中去了,在没有特别指定时,gcc 会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找,也就是链接到 libc.so.6 库函数中去,这样就能实现函数“printf”了,而这也就是链接的作用

7.总结

所以即使是一段简单的打印Hello World程序，其底层原理也是非常复杂的，在这里只是简单地演示了程序执行的四个过程。
1.预处理
2.编译
3.汇编
4.链接
才能生成我们的可执行程序，而不是表面上简单地我们动动鼠标点击编译并运行就能完成的，那样只看到了事物的表面。我们要把一个东西学好就要知其然，也要知其所以然。
链接这个过程具体要用到动态库和静态库，可以看看
动态库和静态库这篇文章