Linux - gcc 如何完成编译、链接

前言

我们在 Linux 系统写下一段代码(C/C++)，

以下面的代码为例：
文件名为：main.c

要想让它变成一个可以执行的文件，
那么就少不了 编译、链接 的过程。
那细分的话：

编译 又可以分为：预编译、编译、汇编 三个阶段。

编译

1. 预编译（preprocessing）

完成的事情：

1）删除所有的 “#define”，并展开所有的宏定义
2）处理所有的条件预编译指令，“#if”、“#ifdef”、“#endif” 等；
3）处理 “#include” 预编译指令，将被包含的文件插入到预编译指令所在的文件；
4）删除所有的注释；
5）添加行号和文件名标识，以便于编译器产生调试用的符号信息及纠正错误和警告时显示行号；
6）保留所有的 #pragma 编译器指令，编译时需要使用。

gcc -E main.c -o main.i

其中的 main.c ------》源文件
main.i ------》生成的预编译后的文件

我们可以发现，预编译以后生成了一个名为 main.i 的文件，我们进去看看：

我们不难发现：
上面800多行的代码其实就是我们头文件 <stdio.h> 里的内容（#include的展开）；
最终输出时定义的宏 MAX 被直接替换成了数值（宏替换）；
第二个输出语句后面的注释被删除了（删除注释）；
其实如果有#if，#endif这样的语句的话也会被处理（处理预编译指令）。

2. 编译（compilation）

完成的事情：

1）将源码转成汇编指令
2）进行词法、语法、语义的解析
3）代码优化
4）汇总符号 {[数据（全局、静态变量）、函数] 会生成符号}

gcc -S(大写) main.i ----> 生成了 main.s(小写) 的文件

同样的，我们可以通过 vim 指令进去看看 main.s 文件里都有什么：


可以看到：
编译后生成的文件中包含了汇编指令：push、call等等；（生成汇编指令）
还有一些这个例子不太能体现的，但是也在编译阶段做的事情:
进行代码优化、词法、语法解析，汇总符号。

3. 汇编（assembly）

完成的事情：

1）将汇编指令翻译成二进制格式
2）生成各个 section（段）
3）生成符号表

gcc -c main.s ----> 生成了 main.o 的文件main.o----可重定位的二进制目标文件

同理我们通过 vim 指令进去看一看：

我们会发现，这里面全部是“乱码”，根本无法查阅，读取；
这是因为经过汇编后生成了二进制文件，
那有什么方法可以看 main.o 文件呢？
其实也是有的——objdump、readelf（这俩方法下次我们单独讨论）

链接（Link）

经过前面编译的准备，最终来到了链接部分：

完成的事情：

1）合并所有文件的各个 section，调整段的大小及段的起始位置。合并符号表，进行符号解析，并给符号分配一个虚拟地址。
2）进行符号重定位，在使用符号的地方，全部替换成符号的虚拟地址。

链接：

• gcc 所有生成的中间文件 ------》 a.out
  
• gcc 所有生成的中间文件 -o 自己命名的文件（可执行文件名）
  

其实，我们在链接的时候，就自动完成了前面的编译工作；
所以，日常操作中，我们为了提高工作效率，
一般不会挨个进行编译，然后最后再链接，
我们可以通过链接，一次性完成编译链接的工作，生成可执行文件。

如上图所示，是我们一般习惯用的方式，
也可以用 gcc -o main main.c 的方法，效果是一样的：

That’s all , thanks for watching ！