gcc 编译过程

gcc 编译过程
从 hello.c 到 hello(或 a.out)文件， 必须历经 hello.i、 hello.s、 hello.o，最后才获得 hello(或
a.out)文件，分别对应着预处理、编译、汇编和连接 4 个步骤，整个过程如图 10.5 所示。

这 4 步大体的工做内容以下：
（1） 预处理， C 编译器对各类预处理命令进行处理，包括头文件包含、宏定义的扩
展、条件编译的选择等；
（2） 编译，将预处理获得的源代码文件，进行“翻译转换”，产生出机器语言的目标
程序，获得机器语言的汇编文件；
（3） 汇编，将汇编代码翻译成了机器码，可是还不能够运行；
（4） 连接，处理可重定位文件，把各类符号引用和符号定义转换成为可执行文件中
的合适信息，一般是虚拟地址。

下面根据 hello.c 这个示例，跟踪一下其中的细节。
（1）预处理
在 gcc 命令加上-E 参数，能够获得预处理文件。输入下列命令：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -E hello.c –o hello.i
将会产生 hello.i 文件，这就是 hello.c 通过预处理后的文件。实际操做结果见图 10.6。

图 10.6 预编译获得 hello.i 文件
一个本来连同空行才 8 行的代码，通过预处理，获得了一个 800 多行的预处理文件，文
件开的内容如图 10.7 所示。

图 10.7 hello.i 文件开头
hello.i 文件末尾处的内容如图 10.8 所示。

图 10.8 hello.i 文件末尾
其他部份内容请用 Vi 打开后进行查看。能够看到， hello.c 通过预处理后获得的 hello.i
文件，除了本来的几行代码以外，还包含了不少额外的变量、函数等等，这些都是预处理器
处理的结果。
（2）编译
在 gcc 编译参数加上-S，能够将 hello.i 编译成 hello.s 文件。命令以下：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -S hello.i

实际操做和结果如图 10.9 所示。

图 10.9 编译获得 hello.s 文件
hello.s 是一个汇编文件，可用 Vi 编辑器打开查看，如图 10.10 所示。

图 10.10 hello.s 文件内容
能够看到，该文件内容都是汇编语句。这里不对汇编进行解释。
（3）汇编
获得了汇编文件后，经过 gcc 就能够获得机器码了。在终端输入下列命令，能够获得
hello.o 文件。
vmuser@Linux-host:hello$ gcc -c hello.s
实际操做和结果如图 10.11 所示。

图 10.11 汇编获得 hello.o 文件
（4）连接
尽管已经获得了机器码，但这个文件却仍是不能够运行的，必需要通过连接才能运行。
在终端输入下列命令，将会获得可执行文件 a.out。
vmuser@Linux-host:hello$ gcc hello.o
操做和结果如图 10.12 所示。

图 10.12 连接获得 a.out 文件
a.out 是 gcc 默认输出文件名称，能够经过-o 参数指定新的文件名。例如加上“-o hello”
参数，将会生成 hello 文件，这个文件和 a.out 其实是同样的，用 md5sum 命令计算文件校
验值，二者彻底同样，如图 10.13 所示。

图 10.13 a.out 和 hello 文件
连接可分为动态连接和静态连接：
 动态连接使用动态连接库进行连接，生成的程序在执行的时候须要加载所需的动态
库才能运行。动态连接生成的程序小巧，可是必须依赖动态库，不然没法执行。
 Linux 下的动态连接库实际是共享目标文件（shared object），通常是.so 文件，
做用相似于 Windows 下的.dll 文件。
 静态连接使用静态库进行连接，生成的程序包含程序运行所须要的所有库，能够直
接运行，不过体积较大。
 Linux 下静态库是汇编产生的.o 文件的集合，通常以.a 文件形式出现。
gcc 默认是动态连接，加上-static 参数则采用静态连接。再来看 hello.c 示例，在连接的
时候加上-static 参数：
vmuser@Linux-host:hello$ gcc hello.o -static -o hello_static
操做命令和结果如图 10.14 所示，能够看到，动态连接生成的文件大小是 7155 字节，
而静态连接生成的文件却有 616096 字节，体积明显大了不少。

图 10.14 静态连接和动态连接结果对比