C 语言编译链接过程

C 语言从源代码变成可执行文件经过了以下步骤: 预处理(preprocessing)、编译(compilation)、汇编(assembly)、和连接(linking).

下面, 我们以 hello.c 为例, 看一下整个链接过程.

hello.c

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

1. 预处理 ==> .c -> .i

   预处理包含有以下三种操作

   • 将要包含(include)的文件插入原文件中
   • 将宏定义展开
   • 根据条件编译命令选择要使用的代码操作

   $ gcc -E hello.c -o hello.i
   

   由于最后的预处理后的 .i 文件过大, 这里只展示一部分:

   # 1 "hello.c"
   # 1 "<built-in>" 1
   # 1 "<built-in>" 3
   I# 68 "/usr/include/_stdio.h" 3 4
   # 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3 4
   # 587 "/usr/include/sys/cdefs.h" 3 4
   # 1 "/usr/include/sys/_symbol_aliasing.h" 1 3 4
   # 588 "/usr/include/sys/cdefs.h" 2 3 4
   # 653 "/usr/include/sys/cdefs.h" 3 4
   # 1 "/usr/include/sys/_posix_availability.h" 1 3 4
   
   .......
   
   extern int __vsnprintf_chk (char * restrict, size_t, int, size_t, const char * restrict, va_list);
   # 412 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
   # 2 "hello.c" 2
   int main() {
       printf("hello world\n");
       return 0;
   }
   

2. 编译 ==> .i -> .s

   编译过程是将上面预处理过后的文件翻译成汇编代码.

   $ gcc -S hello.i -o hello.s
   $ vi hello.s    
   
   .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
   .macosx_version_min 10, 13
   .globl  _main                   ## -- Begin function main
   .p2align    4, 0x90
       _main:                                  ## @main
   .cfi_startproc
       ## %bb.0:
   pushq   %rbp
   .cfi_def_cfa_offset 16
   .cfi_offset %rbp, -16
   movq    %rsp, %rbp
   .cfi_def_cfa_register %rbp
   subq    $16, %rsp
   leaq    L_.str(%rip), %rdi
   movl    $0, -4(%rbp)
   movb    $0, %al
   callq   _printf
   xorl    %ecx, %ecx
   movl    %eax, -8(%rbp)          ## 4-byte Spill
   movl    %ecx, %eax
   addq    $16, %rsp
   popq    %rbp
   retq
   .cfi_endproc
                                       ## -- End function
   .section    __TEXT,__cstring,cstring_literals
       L_.str:                                 ## @.str
   .asciz  "hello world\n"
   
   .subsections_via_symbols
   

3. 汇编 ==> .s -> .o

   将汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码.

   gcc -c hello.s -o hello.o
   

4. 链接 ==> .o -> app

   链接就是将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来,最终生成可以在特定平台运行的可执行程序.

   gcc hello.o -o app