c语言编译过程及对应命令

以前搞编程都是IDE，虽然也知道编译这么几个步骤，但如何实现还真不是太清楚，工作在搞linux内核驱动开发，平时做个实验也只是：gcc hello.c -o hello。
前段时正好在看些汇编，也就顺便学习了这些，趁着没事，分享一下。

0、源代码

#include 
int main(void){
	printf("hello_world");
	return 0;
}

1、预处理

gcc -E hello.c -o hello.i

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：

• 将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义，说白了就是字符替换
• 处理所有的条件编译指令，#ifdef #ifndef #endif等，就是带#的那些
• 处理#include，将#include指向的文件插入到该行处删除所有注释
• 添加行号和文件标示，这样的在调试和编译出错的时候才知道是是哪个文件的哪一行
• 保留#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们。

# 1 "hello.c"
# 1 ""
# 1 ""
# 1 "hello.c"
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 1 3
# 9 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 3
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/crtdefs.h" 1 3
# 10 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/crtdefs.h" 3
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/_mingw.h" 1 3
# 12 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/_mingw.h" 3
.....
.....
.....
# 1400 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 2 3
# 2 "hello.c" 2

# 2 "hello.c"
int main(void){
 printf("hello_world");
 return 0;
}

2、编译

gcc -S hello.i -o hello.s

这里可以将hello.i换成hello.c

编译的过程实质上是把高级语言翻译成汇编语言的过程，即对hello.c做了这些事儿

• 词法分析
• 语法分析
• 语义分析
• 优化后生成相应的汇编代码

高级语言->汇编语言

$ cat hello.s
        .file   "hello.c"
        .text
        .def    __main; .scl    2;      .type   32;     .endef
        .section .rdata,"dr"
.LC0:
        .ascii "hello_world\0"
        .text
        .globl  main
        .def    main;   .scl    2;      .type   32;     .endef
        .seh_proc       main
main:
        pushq   %rbp
        .seh_pushreg    %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        .seh_setframe   %rbp, 0
        subq    $32, %rsp
        .seh_stackalloc 32
        .seh_endprologue
        call    __main
        leaq    .LC0(%rip), %rcx
        call    printf
        movl    $0, %eax
        addq    $32, %rsp
        popq    %rbp
        ret
        .seh_endproc
        .ident  "GCC: (x86_64-posix-sjlj-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0"
        .def    printf; .scl    2;      .type   32;     .endef

3、汇编

gcc -c hello.s -o hello.o
这里可以将hello.s换成hello.c

这个过程就是把汇编指令翻译成机器语言（二进制文件）

$ nm -C hello.o
0000000000000000 b .bss
0000000000000000 d .data
0000000000000000 p .pdata
0000000000000000 r .rdata
0000000000000000 r .rdata$zzz
0000000000000000 t .text
0000000000000000 r .xdata
                 U __main
0000000000000000 T main
                 U printf

4、链接

gcc hello.o -o hello

最后就是链接，也就是把将翻译成的二进制与需要用到库绑定在一块，生成可执行文件。这时间的hello.o是不能执行的，hello是可以的。

$ ./hello 
hello_world

总结

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i

编 译：gcc -S hello.i -o hello.s

汇 编：gcc -c hello.s -o hello.o

链 接：gcc hello.o -o hello

直接编译：gcc hello.c -o hello