C语言编译过程

写在前面

    对于C语言，我们大家可能不陌生。工作中经常会使用到，我们在工作中写代码，其中的编译和执行过程都是交给IDE来运行的，其中C语言从源文件（.c）文件到最后的执行结果，其中到底经过了那几步，却鲜为人知。
    最近正好在复习C语言，希望可以抛砖引玉，不足之处，请大家留言，大神请飘过。

首先，第一部分向大家简单展示一下C语言的编译过程，第二部分，我们再通过具体的代码示例向大家展示。

第一部分

C语言编译过程简述

  C语言的编译过程有以下几个步骤，分别是：

1. 预处理:  gcc -E Hello.c -o Hello.i
2. 汇编:  gcc -S Hello.i -o Hello.s
3. 编译为二进制:  gcc -c Hello.s -o Hello.o     // -c 中的c是小写
4. 链接:  gcc Hello.o -o Hello

 .c 结尾的是C语言文件
 .i 结尾的是处理后的C语言文件
 .s 结尾的是编译后的汇编文件
 .o 是编译后的目标文件

第二部分

具体示例

第一步，编辑Hello.c源文件

#include <stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

第二步，执行预处理

预处理过程实质上是处理“#”，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：
（1）将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义，其实就是字符替换；
（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；
（4）删除所有注释；
（5）添加行号和文件标示，在调试和编译出错的时候才知道错误位置；
（6）保留#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们。

执行：gcc -E Hello -o Hello.i

执行预处理.png

预处理的结果

预处理后对比.png

第三步，执行汇编

编译的过程实质上是把高级语言翻译成机器语言的过程，即对Hello.c做了这些事儿
（1）词法分析;
（2）语法分析;
（3）语义分析;
（4）优化后生成相应的汇编代码。
执行：gcc -S Hello.i -o Hello.s

执行编译.png

编译后的结果

编译后对比.png

第四步，翻译为二进制代码

执行：gcc -c Hello.s -o Hello.o

再次编译.png

编译后结果

生成.o文件.png

第五步，链接处理

可以生成可执行程序，就像刚才的hello.c它使用到了C标准库的东西“printf”，但是编译过程只是把源文件翻译成二进制而已，这个二进制还不能直接执行，这个时候就需要做一个动作，将翻译成的二进制与需要用到库绑定在一块。
执行：gcc Hello.o -o Hello

链接.o文件.png

链接后结果

生成可执行文件.png

第六步，执行可执行文件

执行.png