C代码编译成可执行程序的过程

C代码通过编译器编译成可执行代码，经历了四个阶段，依次为：预处理、编译、汇编、链接。

接下来详细讲解各个阶段

一、预处理

1、任务：进行宏定义展开、头文件展开、条件编译，不检查语法。

2、命令：gcc -E [源文件]  -o [预处理文件]

3、案例：用gcc编译器预处理demo1.c代码，预处理后的文本放到demo1.i中。（gcc -E demo1.c -o demo1.i）

demo1.c代码如下:

#include <stdio.h>

#define add(a, b) (a + b)
#define sub(a, b) (a - b)

int main(void)
{
    int a, b, c, d;
#ifndef __cplusplus
    a = b = c = d = 1;
#else
    a = b = c = d = 2;
#endif
    printf("num = %d
", sub(add(a, b), add(c, d)));
    return 0;
}

生成的demo1.i代码如下：

# 1 "demo.c"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2

此处省略800行...

extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 943 "/usr/include/stdio.h" 3 4

# 2 "demo.c" 2


int main(void)
{
    int a, b, c, d;

    a = b = c = d = 1;



    printf("num = %d
", ((a + b) - (c + d)));
    return 0;
}

通过案例可以发现：#define宏定义、stdio.h头文件、#ifdef条件编译都被替换了，并且你还可以故意写一句有语法错误的代码，但是却不会报错。由于stdio.h头文件长达800多行，因此在demo1.i中只截取开头和结尾的几行。

　　　　

二、编译

1、任务：检查语法，将预处理过的文件编译生成汇编文件。

2、命令：gcc -S [源文件] -o [汇编文件]

3、案例；用gcc编译器编译demo2.c代码，编译后的汇编代码放到demo2.s中。（gcc -S demo2.c  -o demo2.s）

demo2.c代码如下:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("hello world
");
    return 0;
}

生成的demo2.s代码如下:

    .file    "demo2.c"
    .section    .rodata
.LC0:
    .string    "hello world"
    .text
    .globl    main
    .type    main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq    %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    subq    $16, %rsp
    movl    %edi, -4(%rbp)
    movq    %rsi, -16(%rbp)
    movl    $.LC0, %edi
    call    puts
    movl    $0, %eax
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size    main, .-main
    .ident    "GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

通过案例可以看出，我们写的c代码被编译成了汇编代码。故意写错一个语法点，编译器将报错。

三、汇编

1、任务：将汇编文件生成目标文件（2进制文件）。

2、命令：gcc -s [源文件] -o [目标文件]

3、案例：用gcc编译器汇编demo3.c代码，编译后的二进制代码放到demo3.o中。（gcc -c demo3.c  -o demo3.o）

demo3.c代码如下：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("hello world
");
    return 0;
}

生成的demo3.o代码如下：

通过汇编阶段，文本代码变成了二进制代码，也就是计算机可以识别的代码。c语言中，二进制代码文件是以.o为后缀名的。

四、链接

1、任务：找到依赖的库文件，将目标文件链接为可执行程序。

2、命令：gcc -c [目标文件] -o [可执行程序] -l[动态库名]

3、案例：通过gcc编译器让demo4链接自己制作的libadd.so动态库，并把demo4编译成可执行程序。gcc demo4.c -o demo4 -L./ -ladd

demo4.c代码如下：

#include <stdio.h>
#include "add.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("add = %d
", add(1, 1));
    return 0;
}

通过file命令查看可执行程序的信息：

运行结果：add = 2

还可以通过“size [可执行程序]”命令，来查看程序的text段、data段、bss段的大小。

在程序还没运行前，我们是可以确定它的text段、data段、bss段的大小。