C程序编译过程

1.概述

通常我们使用gcc来生成可执行程序，命令为：gcc hello.c，默认生成可执行文件a.out。但实际上编译包括预处理(Preprocessing)，编译(Compilation)，汇编(Assembly)，链接(Linking)四个部分。

gcc_compilation_stages.jpg

2.预处理(Preprocessing)

预处理阶段gcc将hello.c转为hello.i,输入命令gcc -E hello.c -o hello.i -E 表示只进行预处理。
预处理具体过程如下：

1. 头文件的展开：将程序中所用的头文件用其内容来替换头文件名。
2. 宏替换：扫描程序中的符号，将其 替换成宏所定义的内容。
3. 去掉注释：去掉程序中的注释。
4. 条件编译：在程序中难免会有文件的重复引用，如果每次引用都要重新调用文件中的内容，这样就会增加许多不必要的开销 。所以为了防止这种情况的发生，我们在文件中使用条件编译符号来防止这种情况的发生。

3. 编译(Compilation)

编译就是把预处理完的文件hello.i进行词法分析，语法分析及优化后生成的汇编代码 gcc –S hello.i –o hello.s -S 表示预处理和编译

4.汇编(Assembly)

汇编就是将汇编代码转换为机器指令的过程。每一条汇编代码对应一条机器指令，汇编就是根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。 gcc –c hello.c –o hello.o -c 表示进行预处理，编译，汇编。

5. 链接(Linking)

通过调用链接器ld来链接程序运行需要的一大堆目标文件，以及所依赖的其它库文件，最后生成可执行文件。ld -static crt1.o crti.o crtbeginT.o hello.o -start-group -lgcc -lgcc_eh -lc-end-group crtend.o crtn.o (省略了文件的路径名)。
链接的主要内容是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确地衔接。
链接的主要过程包括：地址和空间分配（Address and Storage Allocation），符号决议（Symbol Resolution），重定位（Relocation）等。
链接分为静态链接和动态链接。
静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行文件会比较大。 静态链接就是将多个目标文件组合在一起形成一个可执行文件，如将a.o 和 b.o 链接在一起形成 可执行文件ab。

静态链接过程.jpg

动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

动态链接过程.png