Linux下GCC編程四個過程(轉)

轉自:http://www.linuxidc.com/Linux/2009-01/18159.htm

在Linux下進行C語言編程,必然要採用GNU GCC來編譯C源代碼生成可執行程序。

一、GCC快速入門

Gcc指令的一般格式爲:Gcc [選項] 要編譯的文件 [選項] [目標文件]

其中,目標文件可缺省,Gcc默認生成可執行的文件名爲:編譯文件.out

我們來看一下經典入門程序"Hello World!"

# vi hello.c


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


用gcc編譯成執行程序。

#gcc hello.c

該命令將hello.c直接生成最終二進制可執行程序a.out

這條命令隱含執行了(1)預處理、(2)彙編、(3)編譯並(4)鏈接形成最終的二進制可執行程序。這裏未指定輸出文件,默認輸出爲a.out。

如何要指定最終二進制可執行程序名,那麼用-o選項來指定名稱。比如需要生成執行程序hello.exe

那麼

#gcc hello.c -o hello.exe

二、GCC的命令剖析--四步走

從上面我們知道GCC編譯源代碼生成最終可執行的二進制程序,GCC後臺隱含執行了四個階段步驟。

GCC編譯C源碼有四個步驟:

預處理-----> 編譯 ----> 彙編 ----> 鏈接

現在我們就用GCC的命令選項來逐個剖析GCC過程。

1)預處理(Pre-processing)

在該階段,編譯器將C源代碼中的包含的頭文件如stdio.h編譯進來,用戶可以使用gcc的選項”-E”進行查看。

用法:#gcc -E hello.c -o hello.i

作用:將hello.c預處理輸出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)編譯階段(Compiling)

第二步進行的是編譯階段,在這個階段中,Gcc首先要檢查代碼的規範性、是否有語法錯誤等,以確定代碼的實際要做的工作,在檢查無誤後,Gcc把代碼翻譯成彙編語言。用戶可以使用”-S”選項來進行查看,該選項只進行編譯而不進行彙編,生成彙編代碼。

選項 -S

用法:[root]# gcc –S hello.i –o hello.s



作用:將預處理輸出文件hello.i彙編成hello.s文件。

[root@richard hello-gcc]# ls

hello.c hello.i hello.s

如下爲hello.s彙編代碼

[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)彙編階段(Assembling)

彙編階段是把編譯階段生成的”.s”文件轉成二進制目標代碼.

選項 -c

用法:[root]# gcc –c hello.s –o hello.o

作用:將彙編輸出文件test.s編譯輸出test.o文件。

[root]# gcc -c hello.s -o hello.o

[root]# ls

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

4)鏈接階段(Link)

在成功編譯之後,就進入了鏈接階段。

無選項鍊接

用法:[root]# gcc hello.o –o hello.exe

作用:將編譯輸出文件hello.o鏈接成最終可執行文件hello.exe。

[root]# ls

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



運行該可執行文件,出現正確的結果如下。

[root@localhost Gcc]# ./hello

Hello World!

在這裏涉及到一個重要的概念:函數庫。

讀者可以重新查看這個小程序,在這個程序中並沒有定義”printf”的函數實現,且在預編譯中包含進的”stdio.h”中也只有該函數的聲明,而沒有定義函數的實現,那麼,是在哪裏實現”printf”函數的呢?最後的答案是:系統把這些函數實現都被做到名爲libc.so.6的庫文件中去了,在沒有特別指定時,gcc會到系統默認的搜索路徑”/usr/lib”下進行查找,也就是鏈接到libc.so.6庫函數中去,這樣就能實現函數”printf” 了,而這也就是鏈接的作用。

你可以用ldd命令查看動態庫加載情況:

[root]# ldd hello.exe

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

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

函數庫一般分爲靜態庫和動態庫兩種。靜態庫是指編譯鏈接時,把庫文件的代碼全部加入到可執行文件中,因此生成的文件比較大,但在運行時也就不再需要庫文件了。其後綴名一般爲”.a”。動態庫與之相反,在編譯鏈接時並沒有把庫文件的代碼加入到可執行文件中,而是在程序執行時由運行時鏈接文件加載庫,這樣可以節省系統的開銷。動態庫一般後綴名爲”.so”,如前面所述的libc.so.6就是動態庫。gcc在編譯時默認使用動態庫。

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