解密C語(yǔ)言編譯背后的過(guò)程

我們大部分程序員可能都是從C語(yǔ)言學(xué)起的，寫(xiě)過(guò)幾萬(wàn)行、幾十萬(wàn)行、甚至上百萬(wàn)行的代碼，但是大家是否都清楚C語(yǔ)言編譯的完整過(guò)程呢，如果不清楚的話，我今天就帶著大家一起來(lái)做個(gè)解密吧。

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C語(yǔ)言相對(duì)于匯編語(yǔ)言是一種高級(jí)語(yǔ)言，要想在系統(tǒng)上運(yùn)行，需要通過(guò)編譯器把它轉(zhuǎn)換成機(jī)器能夠讀懂的可執(zhí)行的代碼。

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以Linux系統(tǒng)上的gcc為例，通常我們編譯一個(gè)源文件都是用下面的命令：
$gcc hello.c –o hello


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?編譯成功后，目錄里會(huì)生成hello這個(gè)程序，直接運(yùn)行它可以看到結(jié)果。

$./hello

Hello World!

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但hello這個(gè)程序是怎么生成的呢，其實(shí)中間還是有好幾步的。用下面這個(gè)命令重新編譯一下，你可以看到所有的中間文件。

$gcc -save-temps hello.c –o hello

$ls

hello hello.c hello.i hello.o hello.s

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C編譯器的編譯過(guò)程主要分成四步：

(1) 預(yù)處理

(2) 編譯

(3) 匯編

(4) 連接



?1） 預(yù)處理 Pre-prosssing

?預(yù)處理生成了hello.i 的中間文件，主要完成了下面幾步：

*
去掉所有的注釋

*
展開(kāi)所有的宏定義（也就是做字符替換）

*
插入#include文件的內(nèi)容

*
處理所有的條件編譯

hello.i 文件內(nèi)容如下（文件較大，只展示了最下面的一塊）：



??

可以發(fā)現(xiàn)源代碼中所有的注釋被刪除了，并且插入了stdio.h頭文件的內(nèi)容。

??

2）編譯 Compiling

?編譯將 hello.i 文件編譯生成一個(gè)中間文件 hello.s，打開(kāi)可以看到里邊都是匯編語(yǔ)言，所以編譯的作用就是把源代碼轉(zhuǎn)換成匯編語(yǔ)言。



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?3）匯編 Assembly

?匯編器將 hello.s 匯編成 hello.o 文件。hello.o是二進(jìn)制文件，里邊都是機(jī)器可以執(zhí)行的代碼。



??

4）連接 Linking

?連接顧名思義起到了一個(gè)連接作用，雖然 hello.o 已經(jīng)是二進(jìn)制文件了，但是里邊用到的比如 printf
函數(shù)需要調(diào)用別的庫(kù)。連接器將我們的二進(jìn)制文件和其他庫(kù)做了一個(gè)綁定?？梢钥吹竭B接后生成的 hello 文件要比 hello.o 大的多。



??

到這里 C的完整編譯流程就結(jié)束了，本文的示例用的是Linux操作系統(tǒng)，編譯器用的是 gcc，但在其他操作系統(tǒng)，比如
Unix、Windows，或者用其他編譯器，原理都是一樣的，感興趣的同學(xué)可以去學(xué)習(xí)一下編譯原理，會(huì)對(duì)編譯有更深入的理解。

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