c语言程序的编译过程

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-10-26 12:44 197阅读 0赞

操作系统：ubantu  
工具gcc  
文件:test.c

abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ cat test.c
    #include<stdio.h>
    
    #define MAXC 3
    
    #define MAXB MAXC + 1
    
    #define MAXA MAXB + 2
    
    int main()
    {
            int a = MAXA;
            return 0;
    }

### 主要为四个阶段 ###

预处理->编译->汇编->连接

C语言编译过程分成四个步骤：  
1，由.c文件到.i文件，这个过程叫预处理  
2，由.i文件到.s文件，这个过程叫编译  
3，由.s文件到.o文件，这个过程叫汇编  
4，由.o文件到可执行文件，这个过程叫链接

当然一般不会单独生成.i .s中间文件。也不会一步步进行c代码的编译

### 预处理 ###

（1）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  
（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，**展开头文件**  
（4）**删除所有注释**  
（5）**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  
（6）**保留**\#pragma**编译器指令**：其他以\#开拓的都是预编译指令，但是这个指令例外，此为编译器指示字，所以此步骤需要保留，关于此指示字的具体用法，在后面的内容将会详细讲解。

预处理阶段其实就是将源文件进行完全展开，删除不必要的项，增加必要的项。

abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ gcc -E test.c -o test.i
    abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ ll
    total 32
    drwxrwxrwx 1 abner abner  4096 Feb  2 01:58 ./
    drwxr-xr-x 1 abner abner  4096 Jan 31 23:07 ../
    -rw-r--r-- 1 abner abner   122 Jan 31 23:07 test.c
    -rw-r--r-- 1 abner abner 17929 Feb  2 01:58 test.i

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5MTczNTA3_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 编译 ###

编译过程一般包含：  
（1）词法分析  
（2）语法分析  
（3）语义分析  
（4）源代码优化  
（5）目标代码生成  
（6）目标代码优化

编译就是将 **高级语言** 翻译为 **汇编语言**的过程。并且在该过程中相关优化代码。

abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ gcc -S test.i -o test.s
    abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ ll
    total 32
    drwxrwxrwx 1 abner abner  4096 Feb  2 02:00 ./
    drwxr-xr-x 1 abner abner  4096 Jan 31 23:07 ../
    -rw-r--r-- 1 abner abner   122 Jan 31 23:07 test.c
    -rw-r--r-- 1 abner abner 17929 Feb  2 01:58 test.i
    -rw-r--r-- 1 abner abner   386 Feb  2 02:01 test.s

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5MTczNTA3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 汇编 ###

汇编将 **汇编语言** 转变成 **机器语言**，生成**目标文件**。  
每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。

目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段：  
代码段 　该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的，但一般却不可写。  
数据段　 主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读，可写，可执行的。

abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ gcc -c test.s -o test.o
    abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ ll
    total 36
    drwxrwxrwx 1 abner abner  4096 Feb  2 02:02 ./
    drwxr-xr-x 1 abner abner  4096 Jan 31 23:07 ../
    -rw-r--r-- 1 abner abner   122 Jan 31 23:07 test.c
    -rw-r--r-- 1 abner abner 17929 Feb  2 01:58 test.i
    -rw-r--r-- 1 abner abner  1232 Feb  2 02:02 test.o
    -rw-r--r-- 1 abner abner   386 Feb  2 02:01 test.s

![在这里插入图片描述][20210202020408141.png]  
可以看到内存分布的一些信息，代码段，数据段，bss段。堆栈是在程序的运行过程中。

### 连接 ###

最后的连接阶段，将所有的 目标文件 和 需要的库连接，生成可执行文件。  
链接分为静态链接和动态链接。

abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ gcc test.o -o test
    abner@DESKTOP-M6D2HEN:~/mytest$ ll
    total 44
    drwxrwxrwx 1 abner abner  4096 Feb  2 02:07 ./
    drwxr-xr-x 1 abner abner  4096 Jan 31 23:07 ../
    -rwxr-xr-x 1 abner abner  8168 Feb  2 02:07 test*
    -rw-r--r-- 1 abner abner   122 Jan 31 23:07 test.c
    -rw-r--r-- 1 abner abner 17929 Feb  2 01:58 test.i
    -rw-r--r-- 1 abner abner  1232 Feb  2 02:02 test.o
    -rw-r--r-- 1 abner abner   386 Feb  2 02:01 test.s

参考：  
[https://blog.csdn.net/qq\_26079093/article/details/93037468][https_blog.csdn.net_qq_26079093_article_details_93037468]  
[https://blog.csdn.net/s226916240/article/details/102975171][https_blog.csdn.net_s226916240_article_details_102975171]  
[https://blog.csdn.net/chengdanna/article/details/70767329][https_blog.csdn.net_chengdanna_article_details_70767329]  
[http://www.ha97.com/2830.html][http_www.ha97.com_2830.html]

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[https_blog.csdn.net_qq_26079093_article_details_93037468]: https://blog.csdn.net/qq_26079093/article/details/93037468
[https_blog.csdn.net_s226916240_article_details_102975171]: https://blog.csdn.net/s226916240/article/details/102975171
[https_blog.csdn.net_chengdanna_article_details_70767329]: https://blog.csdn.net/chengdanna/article/details/70767329
[http_www.ha97.com_2830.html]: http://www.ha97.com/2830.html