gcc编译过程

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gcc简介

gcc的全称是GNU Compiler Collection,即GNU编译器套件.从名称可以看出来,gcc产出于GNU项目,它的初衷是为了给GNU操作系统专门写一款编译器,以解决不同GNU系统间编译器混乱的问题.现在,它已经可以编译众多语言,例如C, C++, Objective-C, Fortran, Ada, Go.并且成为了C, C++编译器的首选

gcc编译过程

废话少说,先上图:

gcc编译过程

如上,gcc的整个编译过程经历了预处理,编译,汇编,链接这几个过程

预处理

gcc会调用cpp程序进行预处理,将源代码文件中的文件包含语句(include),预编译语句(define等)进行分析和替换,并去掉注释

C源文件:

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#include <stdio.h>

#define A

int main()
{
    printf("hello world!\n");
#ifdef A
    printf("A is defined\n");
#endif
    return 0;
}

执行gcc -E hello.c -o hello.i后的输出文件:

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...
# 864 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int __uflow (FILE *);
extern int __overflow (FILE *, int);
# 879 "/usr/include/stdio.h" 3 4

# 2 "hello.c" 2




# 5 "hello.c"
int main()
{
    printf("hello world!\n");

    printf("A is defined\n");

    return 0;
}

如上,include语句被替换为一段超长的代码,而define语句则被其语义所替代

编译

在预处理后,轮到编译器将源C代码编译成不可读的汇编代码.例如,执行gcc -S hello.i -o hello.s生成汇编文件:

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	.file	"hello.c"
	.text
	.section	.rodata
.LC0:
	.string	"hello world!"
.LC1:
	.string	"A is defined"
	.text
	.globl	main
	.type	main, @function
main:
.LFB0:
	.cfi_startproc
	pushq	%rbp
	.cfi_def_cfa_offset 16
	.cfi_offset 6, -16
	movq	%rsp, %rbp
	.cfi_def_cfa_register 6
	leaq	.LC0(%rip), %rdi
	call	puts@PLT
	leaq	.LC1(%rip), %rdi
	call	puts@PLT
	movl	$0, %eax
	popq	%rbp
	.cfi_def_cfa 7, 8
	ret
	.cfi_endproc
.LFE0:
	.size	main, .-main
	.ident	"GCC: (GNU) 8.2.1 20180831"
	.section	.note.GNU-stack,"",@progbits

汇编文件似乎比预处理后的C文件小了很多???还是说由于只用到了printf函数,其他绝大多数代码都是没有用的信息-.-

汇编

接下来gcc调用汇编器as将汇编文件汇编为二进制文件.例如gcc -c hello.s -o hello.o

查看文件属性:

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$ file hello.o 
hello.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

链接

汇编后的二进制文件还不能执行,最后gcc会调用链接器ld链接二进制文件和其所需的库函数,使之成为真正的可执行文件.例如gcc -o hello hello.o

查看文件属性:

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$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha1]=dbda9b059dc7855d0d9a577ded54e3b2089ca5ff, not stripped

gcc参数

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-E:仅仅预处理,不编译,汇编,链接

-S:仅仅编译,不汇编,链接

-c:编译并汇编,但不链接

-o <file>:将输出写入文件

-I <dir>:指定头文件位置

-D macro[=defn]...:指定宏

-O level:指定优化等级.默认为0,可1-3递增

-Wall:输出警告信息

-g:为编译的程序添加调试信息,gdb调试时使用

-L <dir>:指定共享库所在位置,常与-l参数配合

-l <file>:指定共享库的名称

杂项

就C,C++的编译器来说,除了原本的GCC编译器,基于LLVM的CLANG编译器也较为流行

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