C语言编译过程

写在前面

    对于C语言,我们大家可能不陌生。工作中经常会使用到,我们在工作中写代码,其中的编译和执行过程都是交给IDE来运行的,其中C语言从源文件(.c)文件到最后的执行结果,其中到底经过了那几步,却鲜为人知。
    最近正好在复习C语言,希望可以抛砖引玉,不足之处,请大家留言,大神请飘过。

首先,第一部分向大家简单展示一下C语言的编译过程,第二部分,我们再通过具体的代码示例向大家展示。

第一部分

C语言编译过程简述

  C语言的编译过程有以下几个步骤,分别是:

  1. 预处理:  gcc -E Hello.c -o Hello.i
  2. 汇编:  gcc -S Hello.i -o Hello.s
  3. 编译为二进制:  gcc -c Hello.s -o Hello.o     // -c 中的c是小写
  4. 链接:  gcc Hello.o -o Hello

 .c 结尾的是C语言文件
 .i 结尾的是处理后的C语言文件
 .s 结尾的是编译后的汇编文件
 .o 是编译后的目标文件

第二部分

具体示例
第一步,编辑Hello.c源文件
#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}
第二步,执行预处理

预处理过程实质上是处理“#”,将#include包含的头文件直接拷贝到Hello.c当中;将#define定义的宏进行替换,同时将代码中没用的注释部分删除等...
具体做的事儿如下:
(1)将所有的#define删除,并且展开所有的宏定义,其实就是字符替换;
(2)处理所有的条件编译指令,#ifdef #ifndef #endif等,就是带#的那些;
(3)处理#include,将#include指向的文件插入到该行处;
(4)删除所有注释;
(5)添加行号和文件标示,在调试和编译出错的时候才知道错误位置;
(6)保留#pragma编译器指令,因为编译器需要使用它们。

执行:gcc -E Hello -o Hello.i


执行预处理.png

预处理的结果


预处理后对比.png
第三步,执行汇编

编译的过程实质上是把高级语言翻译成机器语言的过程,即对Hello.c做了这些事儿
(1)词法分析;
(2)语法分析;
(3)语义分析;
(4)优化后生成相应的汇编代码。

执行:gcc -S Hello.i -o Hello.s

执行编译.png

编译后的结果


编译后对比.png
第四步,翻译为二进制代码

执行:gcc -c Hello.s -o Hello.o


再次编译.png

编译后结果

生成.o文件.png
第五步,链接处理

可以生成可执行程序,就像刚才的hello.c它使用到了C标准库的东西“printf”,但是编译过程只是把源文件翻译成二进制而已,这个二进制还不能直接执行,这个时候就需要做一个动作,将翻译成的二进制与需要用到库绑定在一块。
执行:gcc Hello.o -o Hello

链接.o文件.png

链接后结果

生成可执行文件.png
第六步,执行可执行文件
执行.png
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