1、编译系统
1 编译系统
1.1 引入编译系统
一个简单的 C语言程序：hello.c
#include <stdio.h>
int main(){
int a=1;
int b=2;
int c=a+b;
printf("hello c\n");
return c;
}
高级语言：C语言，需要先转换成低级的机器语言，才能被计算机所执行。转换过程，就是编译过程，由编译系统来完成这个转换。
1.2 编译系统的组成
编译系统由预处理器、编译器、汇编器、和链接器四部分组成。如图所示：
高级语言转换成可执行的机器语言，过程经过以上四个阶段。
1.2.1 预处理器
预处理阶段，预处理器根据以字符#开头的命令，修改原始的C程序。例如：#include <stdio.h>命令，这个命令告诉预处理器读取系统头文件stdio.h的内容，并把它直接插入程序文本中。结果就得到了另一个C程序 hello.i.
1.2.2 编译器
编译阶段，编译器将文本文件 hello.i 翻译成文本文件 hello.s ，由C程序变为汇编程序。这里引入汇编语言：是机器语言的文本表示，给出程序中的每一条指令。
1.2.3 汇编器
汇编阶段：汇编器将hello.s翻译成机器语言指令，把指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在目标文件hello.o中。hello.o文件是二进制文件。
1.2.4 链接器
链接阶段：链接器负责将目标文件和外部符号进行连接，得到一个可执行二进制文件，可以被加载到内存中，由系统执行。例如hello程序调用了printf函数，它是每个C编译器都提供的标准C库中的一个函数。printf函数存在于一个名为printf.o的单独的预编译好的目标文件中，这个文件必须以某种方式合并到hello程序中。
2 GCC
- GCC是C语言的编译器
- 谓编译器，可以简单地将其理解为“翻译器”。实际上，计算机只认识二进制指令（仅有 0 和 1 组成的指令），我们日常编写的 C 语言代码、C++ 代码、Java 代码等，计算机根本无法识别，只有将程序中的每条语句翻译成对应的二进制指令，计算机才能执行。
- 调用 gcc 相关指令，将我们编写的程序编译成一个二进制可执行文件。
3 编译过程演示
以hello.c程序为源代码进行分步编译，利用GCC 编译器逐步对源代码进行预处理、编译、汇编以及链接操作。
3.1 预处理操作
预处理，主要是处理那些源文件和头文件中以 # 开头的命令（比如 #include、#define、#ifdef 等），并删除程序中所有的注释 // 和 /* ... */
执行指令 gcc -E ，生成.i 文件，完成预处理操作。
gcc 指令添加 -E 选项，即可控制 GCC 编译器仅对源代码做预处理操作。
gcc 指令添加 -o 选项，将预处理结果写入到文件hello.i中。
[root@VM-8-8-centos data]# gcc -E -o hello.i hello.c
[root@VM-8-8-centos data]# ls
hello.c hello.i
预处理结果较长，这里先不展开分析。
3.2 汇编操作
执行指令：gcc -S ，GCC 编译器将指定文件加工至编译阶段，并生成对应的汇编代码 .s 文件，完成编译操作。
[root@VM-8-8-centos data]# gcc -S hello.i
[root@VM-8-8-centos data]# ls
hello.c hello.i hello.s
得到的汇编代码如下：
注意：所有以"."开头的行为都是指导编译器和链接器工作的伪指令，通常可以忽略这些行。
因此可以简化为以下版本，并添加注释说明（后续补上）
movq %rsp, %rbp
subq $16, %rsp
movl $1, -4(%rbp)
movl $2, -8(%rbp)
movl -8(%rbp), %eax
movl -4(%rbp), %edx
addl %edx, %eax
movl %eax, -12(%rbp)
movl $.LC0, %edi
call puts
movl -12(%rbp), %eax
leave
3.3 编译操作
执行指令：gcc -c ， GCC 编译器将指定文件加工至汇编阶段，并生成相应的可重定位的 .o 目标文件，完成编译操作。
[root@VM-8-8-centos data]# gcc -c hello.s
[root@VM-8-8-centos data]# ls
hello.c hello.i hello.o hello.s
编译后变成可执行的二进制代码，可以用其他编辑工具将其打开。
3.4 链接操作
执行指令 gcc hello.o 完成链接操作，生成一个可执行的.out文件。默认生成的文件名为的a.out，可以通过 - o 选项指定文件的名称
[root@VM-8-8-centos data]# gcc hello.o -o hello.out
[root@VM-8-8-centos data]# ls
hello.c hello.i hello.o hello.out hello.s
[root@VM-8-8-centos data]#
.out文件是可执行文件。使用命令： ./hello.out 。执行结果是在屏幕上输出 hello c
[root@VM-8-8-centos data]# ./hello.out
hello c
4 关于GCC指令
上述例子采用分步操作，也可以忽略中间过程，一般我们都是使用 gcc -c 选项，令编译器将指定文件加工至汇编阶段。
- 如果指定文件为源程序文件（例如 hello.c），则 gcc -c 指令会对 hello.c 文件执行预处理、编译以及汇编这 3 步操作；
- 如果指定文件为刚刚经过预处理后的文件（例如 hello.i），则 gcc -c 指令对 hello.i 文件执行编译和汇编这 2 步操作；
- 如果指定文件为刚刚经过编译后的文件（例如 hello.s），则 gcc -c 指令只对 hello.s 文件执行汇编这 1 步操作。
gcc指令解析：
