來源：公衆號【很酷的程序員/RealCoolEngineer】
瞭解GCC如何將源文件編譯爲最終文件，開發者能夠更加清楚如果進行調試、優化，對於理解大型程序的構建過程，使用類似CMake、Bazel等構建工具都是很有幫助的。
本文的目的在於介紹GCC的大體編譯過程，使用簡單的代碼展示編譯的完整過程，每一步的細節暫不展開。
一 GCC簡介
GCC是Linux平臺上最爲常用的編譯工具，全稱GNU Compiler Collection，即GNU編譯器套件，它包含多種語言的編譯器及對應的庫。
1 gcc命令
本文以C語言源文件編譯進行介紹，使用的編譯器工具爲gcc。
gcc用法：
Usage: gcc [options] file...
常用參數：
| 參數 | 含義 |
|---|---|
| -o | 指定輸出文件路徑 |
| -E | 只對源文件進行預處理，輸出.i文件 |
| -S | 對源文件進行預處理、編譯，輸出.s文件 |
| -c | 對源文件進行預處理、編譯、彙編，輸出.o文件 |
| -I | 大寫的i，包含頭文件路徑，如 gcc -Ireal/cool/include/ |
| -L | 大寫的l，鏈接庫文件路徑，如 gcc -Lreal/cool/lib/ |
| -l | 小寫的l，鏈接庫文件，如鏈接librealcool.a：gcc -lrealcool |
| -fPIC | 生成位置無關代碼(position-independent code) |
| -Wall | 對代碼所有可能有問題的地方發出警告 |
| -g | 在目標文件中嵌入調試信息，便於gdb調試 |
二 gcc編譯流程
考慮最簡單的情況，編譯一個簡單的可執行文件，假設源文件demo.c的內容如下：
// @Author: Farmer Li, 公衆號: 很酷的程序員/RealCoolEngineer
// @Date: 2021-06-15
#include <stdio.h>
int func(int a, int b, int c) { return a * b + c; }
int main(void) {
int a = 10;
int b = 100;
int c = 24;
printf("%d * %d + %d = %d, Cool!\n", a, b, c, func(a, b, c));
return 0;
}
gcc將源文件編譯成最終的可執行文件，包含以下幾個步驟：
-
預處理：將源文件處理爲.ii/.i，處理各種預處理指令，如
#include、#ifdef、#if等等，同時也會清除註釋； -
編譯：將
.ii/.i處理爲.S/.asm，即機器語言的彙編文件； -
彙編：將
.asm/.S處理爲.o，把彙編文件變成機器碼； -
鏈接：將各種依賴的靜態/動態庫文件、
.o文件、啓動文件鏈接成最終的可執行文件或者共享庫文件。
1 預處理
使用gcc -E僅進行預處理操作：
gcc -E demo.c –o demo.i
得到的.i文件還是文本文件，查看其內容可以看到#include <stdio.h>和註釋被處理了，其餘源碼在demo.i的最後面。
2 編譯
通過gcc -S將源文件或者.i文件編譯成.s文件，可以使用-o指定目標名稱：
gcc -S demo.c # 生成同名.s文件
# 或者
gcc -S demo.i # 生成同名.s文件
查看demo.s文件可以看到其中有很多的彙編指令。開發者也可以自己編寫彙編源代碼，在編譯構建完整項目的時候作爲源碼直接使用。
3 彙編
使用gcc -c將源文件或者.s文件處理成機器碼，同樣也可以使用-o指定目標名稱：
gcc -c demo.c # 生成同名.o文件
# 或者
gcc -c demo.s # 生成同名.o文件
在這一步，其實背後是使用匯編器as將.s文件處理成.o文件的，所以下面的命令生成的.o文件和前面兩條命令完全一樣：
as -o demo.o demo.s
4 鏈接
使用gcc命令不帶任何參數，指定源文件（.i/.s/.o/.c）則就會按需完成前面的3個步驟，並進行最終的鏈接，最簡單的情況只需要執行命令：
gcc demo.c
就會默認將源文件編譯爲a.out，當然也可以使用-o指定輸出文件的名稱：
gcc demo.c -o demo
然後就可以在命令行中執行：
➜ # ./demo
10 * 100 + 24 = 1024, Cool!
-L和-l兩個參數是給鏈接器使用的，用於指定目標文件，假如目標程序使用了/usr/lib/libm.a就可以使用命令：
gcc demo.c -L/usr/lib -lm
使用-l參數的時候，可省略庫文件開頭的lib和後綴。
5 查看gcc編譯的過程
可以使用-v參數查看gcc的詳細編譯過程：
gcc demo.c -v
以前面的源文件編譯可執行文件爲例，下面是在ubuntu 20.04下面看到的輸出（刪除了大部分參數內容，只留下框架主體）：
cc1 -quiet -v demo.c -Wformat -o /tmp/ccslRPiN.s
as -v --64 -o /tmp/ccaoMQtO.o /tmp/ccslRPiN.s
collect2 -L/usr/lib /tmp/ccaoMQtO.o -lgcc /usr/lib/x86_64-linux-gnu/crtn.o
可以看到，cc1做了預處理和編譯的工作，彙編由as完成，而collect2負責鏈接。
cc1和collect2位於目錄/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/下。
在不同的系統上可能會較大差異，尤其是鏈接的時候，很酷的童鞋們可以自行探索一番哦。