C程序编译过程浅析

以GCC编译hellworld为例，简单总结如下。

 

hello.c源代码如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
         printf(“Hello, world.\n”);
         return 0;
}

通常我们使用gcc来生成可执行程序，命令为：gcc hello.c，默认生成可执行文件a.out

其实编译（包括链接）的命令：gcc hello.c 可分解为如下4个大的步骤：

·  预处理(Preprocessing)

·  编译(Compilation)

·  汇编(Assembly)

·  链接(Linking)

1.       预处理(Preprocessing)

预处理的过程主要处理包括以下过程：

将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义
处理所有的条件预编译指令，比如#if #ifdef #elif #else #endif等
处理#include 预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令的位置。
删除所有注释 “//”和”/* */”.
添加行号和文件标识，以便编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号。
保留所有的#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们

通常使用以下命令来进行预处理：

gcc -E hello.c -o hello.i

参数-E表示只进行预处理 或者也可以使用以下指令完成预处理过程

cpp hello.c > hello.i      /*  cpp - The C Preprocessor  */

直接cat hello.i 你就可以看到预处理后的代码

 

2.       编译(Compilation)

编译过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码。

$gcc –S hello.i –o hello.s

或者

$ /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.4/cc1 hello.c

注：现在版本的GCC把预处理和编译两个步骤合成一个步骤，用cc1工具来完成。gcc其实是后台程序的一些包装，根据不同参数去调用其他的实际处理程序，比如：预编译编译程序cc1、汇编器as、连接器ld

可以看到编译后的汇编代码(hello.s)如下：

    .file   "hello.c"

    .section    .rodata

.LC0:

    .string "Hello, world."

    .text

.globl main

    .type   main, @function

main:

    pushl   %ebp

    movl    %esp, %ebp

    andl    $-16, %esp

    subl    $16, %esp

    movl    $.LC0, (%esp)

    call    puts

    movl    $0, %eax

    leave

    ret

    .size   main, .-main

    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"

    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

 

3.       汇编(Assembly)

汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。

$ gcc –c hello.c –o hello.o

或者

$ as hello.s –o hello.co

由于hello.o的内容为机器码，不能以普通文本形式的查看（vi 打开看到的是乱码）。