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假设我们有一个名为main.c的C语言源文件#xff0c;它包含了一个简单的Hello World程序。我们可以使用gcc编译器对该源文件进行编译#xff0c;生成一个可执行… ✅博客主页:爆打维c-CSDN博客 分享c语言知识及代码 一、编译和链接实例
假设我们有一个名为main.c的C语言源文件它包含了一个简单的Hello World程序。我们可以使用gcc编译器对该源文件进行编译生成一个可执行文件。具体步骤如下
预处理首先gcc编译器会对main.c文件进行预处理处理其中的宏定义、条件编译等指令生成一个预处理后的文件通常为.i文件。编译然后gcc编译器会对预处理后的文件进行编译将其转换为汇编代码文件通常为.s文件。这个过程包括了词法分析、语法分析、语义分析和优化等步骤。汇编接着汇编器会将汇编代码文件转换为机器语言的目标文件通常为.o文件。链接最后链接器会将目标文件和必要的库文件进行链接生成一个可执行的二进制文件如a.out。 二、预处理、编译、汇编、链接详解
1. 预处理预编译 在预处理阶段源⽂件和头⽂件会被处理成为.i为后缀的⽂件。 在 gcc 环境下想观察⼀下对 test.c ⽂件预处理后的.i⽂件命令如下 gcc -E test.c -o test.i 预处理阶段主要处理那些源⽂件中#开始的预编译指令。⽐如#include,#define处理的规则如下 • 将所有的 #define 删除并展开所有的宏定义。 • 处理所有的条件编译指令如 #if 、 #ifdef 、 #elif 、 #else 、 #endif 。 • 处理#include 预编译指令将包含的头⽂件的内容插⼊到该预编译指令的位置。这个过程是递归进 ⾏的也就是说被包含的头⽂件也可能包含其他⽂件。 • 删除所有的注释 • 添加⾏号和⽂件名标识⽅便后续编译器⽣成调试信息等。 • 或保留所有的#pragma的编译器指令编译器后续会使⽤。 经过预处理后的.i⽂件中不再包含宏定义因为宏已经被展开。并且包含的头⽂件都被插⼊到.i⽂件 中。所以当我们⽆法知道宏定义或者头⽂件是否包含正确的时候可以查看预处理后的.i⽂件来确认。 2. 编译 编译是将预处理后的源代码转换为汇编代码的过程。编译器会检查源代码的语法和语义错误并生成一个或多个汇编文件。 编译过程的命令如下 1 gcc -S test.i -o test.s 在编译阶段编译器会进行以下操作 词法分析将源代码分解为一系列的记号tokens或词汇单元lexical units如变量名、关键字、操作符、标点符号等。语法分析根据语言的语法规则将记号组合成语法结构如表达式、语句、程序块等。语义分析检查源代码的语义确保它们有意义。例如检查变量是否在使用前已定义函数调用的参数是否与函数定义匹配等。中间代码生成将源代码转换为一种中间表示形式如三地址码以便后续的优化和汇编。优化对中间代码进行优化以提高程序的执行效率。目标代码生成将优化后的中间代码转换为特定机器或目标平台的汇编代码。 3. 汇编 汇编器是将汇编代码转转变成机器可执⾏的指令每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器指令。就是根据汇编指令和机器指令的对照表⼀⼀的进⾏翻译也不做指令优化。 汇编的命令如下 gcc -c test.s -o test.o 4.链接 链接是⼀个复杂的过程链接的时候需要把⼀堆⽂件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序。 链接过程主要包括地址和空间分配符号决议和重定位等这些步骤。 比如写了一个项目有多个文件 每个文件都是独立的 每个源⽂件都是单独经过编译器处理⽣成对应的⽬标⽂件。 我们在 test.c 文件中每一次使用snake.c 中的函数时的必须确切的知道snake.c 中的函数的地址但是由于每个文件是单独编译的在编译器编译 test.c的时候并不知道snake.c 中的函数的地址假设使用Add函数所以暂时把调用Add函数指令的目标地址搁置。等待最后链接的时候由链接器根据引用的符号在其他模块中查找Add函数的地址然后将 test.c 中所有引用到Add函数的指令重新修正让他们的目标地址为真正的 Add 函数的地址对于全局变量也是类似的方法来修正地址。这个地址修正的过程也被叫做: 重定位。
