程序编译的四个过程

引言

hollo.c是大部分程序员写的第一个程序，本篇博客将介绍编译运行hello.c，操作系统将做的事情。

编译系统

hello.c是一个高级C语言代码，格式如下

#include 
int main()
{
printf("hello world\n");

return 0;
}

在系统中运行该程序，则必须把每一条C语言代码转化成低级机器语言指令，这些指令按照可执行目标文件的格式排列好，并在磁盘上以二进制文件的形式储存起来，形成可执行目标文件。
在我们使用的例如visual studio和devc++等软件，替程序员做好了这一切，如果我们使用gcc编译器可以逐步的看到，程序的变化。

在这里GCC驱动文件读取hello.c,并生成了可执行文件hello，这其中可以分为四个步骤，预处理，编译，汇编，链接，看起来比较乱，我们下面分别对其说明

预处理

命令：gcc -E hello.c -o hello.i
预处理是读取c源程序，对其中的伪指令（以#开头的指令，也就是宏）和特殊符号进行“替代”处理;经过此处理，生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的，仍然是C文件。但内容有所不同。

伪指令主要包括以下三个方面：

（1）宏定义指令，如#define Name TokenString，#undef以及编译器内建的一些宏，如__DATE__, FILE, LINE, TIME, FUNCTION 等。

（2）条件编译指令，如#ifdef，#ifndef，#else，#elif，#endif等。
（3） 头文件包含指令，如#include "FileName"或者#include 等。

执行指令得到hello.i，打开后如下

将#include替换为了800多行的代码，并且去掉了注释，需要注意的一点是，在预处理阶段，并不会检查语法错误。

编译

命令：gcc -S hello.i -o hello.o
编译时，编译器将文本文件hello.i转化为了文本文件hello.s

这个阶段编译器主要做词法分析、语法分析、语义分析等，在检查无错误后后，把代码翻译成汇编语言[2]。可用gcc的参数-S来参看。
编译器(ccl)将文本文件hello.i 翻译成文本文件hello.s, 它包含一个汇编语言程序。 这是非常有用的，它为不同的高级语言的不同的编译器提供了相同的输出文件格式。
打开hello.s

汇编

命令：gcc -c hello.s -o hello.o

汇编器将hello.s翻译成机器语言指令，再将这些指令按照可重定向目标程序的格式储存，结果保存在hello.o二进制文件当中，如果我们打开hello.o会查看到一堆乱码，如下。

链接

printf函数存在于一个名为printf.o的单独预编译目标文件中。必须得将其并入到hello.o的程序中，链接器就是负责处理这两个的并入，结果得到hello文件，它就是一个可执行的目标文件

兰德尔E.布莱恩特：深入了解计算机操作系统（第三版）：机械工业出版社，2015.