c语言深度剖析(19)—编译过程简介

1. 初始编译器

2. 预编译：指令示例——gcc –E file.c –o file.i

• 处理所有的注释，以空格代替
• 将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义
• 处理条件编译指令#if、#ifdef、#elif、#else、#endif
• 处理#include，展开被包含的文件
• 保留编译器需要使用的#pragma指令

3. 编译：指令示例——gcc –S file.i –o  file.s

• 对预处理文件进行词法分析、语法分析和语义分析
  • 词法分析：分析关键字、标识符、立即数等是否合法
  • 语法分析：分析表达式是否遵循语法规则
  • 语义分析：在语法分析的基础上进一步分析表达式是否合法
• 分析结束后进行代码优化生成相应的汇编代码文件

4. 汇编：指令示例——gcc –c file.s –o file.o

• 汇编器将汇编代码转变为机器可以执行的指令
• 每条汇编语句几乎都对应一条机器指令

5.编程实验

• 源代码单步编译示例
• test.h

/*
    This is a header file.
*/

char* p = "Hello World!";

int i = 0;

• test.c

#include "19-1.h"

// Begin to define macro

#define GREETING "Hello world!"
#define INC(x) x++

// End


int main()
{   
    p = GREETING;  
  
    INC(i);   

    return 0;
}

• 第1步：预处理——gcc -E test.c -o test.i

# 1 "19-1.c"
# 1 ""
# 1 ""
# 1 "test.c"
# 1 "test.h" 1

char* p = "Hello World!";

int i = 0;
# 2 "test.c" 2
# 11 "test.c"
int main()
{
    p = "Hello world!";

    i++;

    return 0;
}

• 第2步：编译——gcc -S test.i -o test.s
• 编译的源文件来自预编译的输出文件（test.i)，编译后输出的文件为test.s

.file    "test.c"
.globl p
    .section    .rodata
.LC0:
    .string    "Hello World!"
    .data
    .align 4
    .type    p, @object
    .size    p, 4
p:
    .long    .LC0
.globl i
    .bss
    .align 4
    .type    i, @object
    .size    i, 4
i:
    .zero    4
    .section    .rodata
.LC1:
    .string    "Hello world!"
    .text
.globl main
    .type    main, @function
main:
    pushl    %ebp
    movl    %esp, %ebp
    movl    $.LC1, p
    movl    i, %eax
    addl    $1, %eax
    movl    %eax, i
    movl    $0, %eax
    popl    %ebp
    ret
    .size    main, .-main
    .ident    "GCC: (Ubuntu/Linaro 4.4.4-14ubuntu5.1) 4.4.5"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

• 第3步：汇编——gcc -c test.s -o test.o
  • 在第3步，会生成test.c文件对应的目标文件，本例中为test.o，这是一个二进制代码的文件
• 第4步：链接——gcc test.o
  • 第4步后就会生成可执行文件

5. 小结——编译过程的四个阶段：预处理、编译、汇编和链接

• 预处理：处理注释、宏以及以#开头的符号
• 编译：进行词法分析、语法分析和语义分析等
• 汇编：将汇编代码翻译为机器指令的目标文件