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  • 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。

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