GCC 加工程序的过程

GCC生产的过程

在Linux下进行C语言编程，必然要采用GNU GCC来编译C源代码生成可执行程序。 

一、GCC快速入门 

Gcc指令的一般格式为：Gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件] 

其中，目标文件可缺省，Gcc默认生成可执行的文件名为：编译文件.out 

我们来看一下经典入门程序"Hello World！" 

# vi hello.c 

#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
void main(void) 
{ 
　　　　printf("hello world!\r\n"); 
} 

用gcc编译成执行程序。 

#gcc hello.c 

该命令将hello.c直接生成最终二进制可执行程序a.out 

这条命令隐含执行了（1）预处理、（2）汇编、(3)编译并(4)链接形成最终的二进制可执行程序。这里未指定输出文件，默认输出为a.out。 

如何要指定最终二进制可执行程序名，那么用-o选项来指定名称。比如需要生成执行程序hello.exe 

那么 

#gcc hello.c -o hello.exe 

二、GCC的命令剖析--四步走 

从上面我们知道GCC编译源代码生成最终可执行的二进制程序，GCC后台隐含执行了四个阶段步骤。 

GCC编译C源码有四个步骤： 

预处理-----> 编译 ----> 汇编 ----> 链接 

1.预处理,生成.i的文件[预处理器cpp] 
2.将预处理后的文件不转换成汇编语言,生成文件.s[编译器egcs] 
3.有汇编变为目标代码(机器代码)生成.o的文件[汇编器as] 
4.连接目标代码,生成可执行程序[链接器ld] 

现在我们就用GCC的命令选项来逐个剖析GCC过程。 

1）预处理(Pre-processing) 

在该阶段，编译器将C源代码中的包含的头文件如stdio.h编译进来，用户可以使用gcc的选项”-E”进行查看。 

用法：#gcc -E hello.c -o hello.i 

作用：将hello.c预处理输出hello.i文件。 

[root]# gcc -E hello.c -o hello.i 
[root]# ls 
hello.c  hello.i 
[root]# vi hello.i 
# 1 "hello.c" 
# 1 "<built-in>" 
# 1 "<command line>" 
# 1 "hello.c" 
# 1 "/usr/include/stdlib.h" 1 3 
# 25 "/usr/include/stdlib.h" 3 
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 
# 291 "/usr/include/features.h" 3 
# 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3 
# 292 "/usr/include/features.h" 2 3 
# 314 "/usr/include/features.h" 3 
# 1 "/usr/include/gnu/stubs.h" 1 3 
# 315 "/usr/include/features.h" 2 3 
# 26 "/usr/include/stdlib.h" 2 3 
# 3 "hello.c" 2 
void main(void) 
{ 
　　　　printf("hello world!\r\n"); 
} 


2)编译阶段(Compiling) 

第二步进行的是编译阶段，在这个阶段中，Gcc首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，Gcc把代码翻译成汇编语言。用户可以使用”-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。 

选项 -S 

用法：[root]# gcc –S hello.i –o hello.s 

作用：将预处理输出文件hello.i汇编成hello.s文件。 

[root@richard hello-gcc]# ls 

hello.c  hello.i  hello.s 

如下为hello.s汇编代码 

[root@richard hello-gcc]# vi hello.s 
.file   "hello.c" 
.section    .rodata 
.LC0: 
.string "hello world!\r\n" 
.text 
.globl main 
.type   main,@function 
main: 
pushl   %ebp 
movl    %esp, %ebp 
subl    $8, %esp 
andl    $-16, %esp 
movl    $0, %eax 
subl    %eax, %esp 
subl    $12, %esp 
pushl   $.LC0 
call    printf 
addl    $16, %esp 
movl    $0, %eax 
leave 
ret 
.Lfe1: 
.size   main,.Lfe1-main 
.ident  "GCC: (GNU) 3.2.2 20030222 (Red Hat Linux 3.2.2-5)" 

3)汇编阶段(Assembling) 

汇编阶段是把编译阶段生成的”.s”文件转成二进制目标代码. 

选项 -c 

用法：[root]# gcc –c hello.s –o hello.o 

作用：将汇编输出文件test.s编译输出test.o文件。 

[root]# gcc -c hello.s -o hello.o 

[root]# ls 

hello.c  hello.i  hello.o  hello.s 


4）链接阶段(Link) 

在成功编译之后，就进入了链接阶段。 

无选项链接 

用法：[root]# gcc hello.o –o hello.exe 

作用：将编译输出文件hello.o链接成最终可执行文件hello.exe。 

[root]# ls 

hello.c  hello.exe  hello.i  hello.o  hello.s 

运行该可执行文件，出现正确的结果如下。 

[root@localhost Gcc]# ./hello 

Hello World! 

在这里涉及到一个重要的概念：函数库。 

读者可以重新查看这个小程序，在这个程序中并没有定义”printf”的函数实现，且在预编译中包含进的”stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实现”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。 

你可以用ldd命令查看动态库加载情况： 

[root]# ldd hello.exe 

libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x42000000) 

/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000) 

函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为”.a”。动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为”.so”，如前面所述的libc.so.6就是动态库。gcc在编译时默认使用动态库。