C之详解编译和链接过程
2016-06-03 17:28
162 查看
前几天看了《程序员的自我修养——链接、装载与库》中的第二章“编译和链接”,主要根据其中的内容简单总结一下C程序编译的过程吧。
我现在一般都是用gcc,所以自然以GCC编译hellworld为例,简单总结如下。hello.c源代码如下:
?[Copy
to clipboard]View Code C
1 2 3 4 5 6 | [c] view plaincopy <span style="color:#339933">#include <stdio.h></span> <span style="color:#993333">int</span> main<span style="color:#009900">(</span><span style="color:#009900">)</span> <span style="color:#009900">{</span> <a href="http://www.opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/printf.html"><span style="color:#000066">printf</span></a><span style="color:#009900">(</span>“Hello<span style="color:#339933">,</span> world.\n”<span style="color:#009900">)</span><span style="color:#339933">;</span> <span style="color:#b1b100">return</span> <span style="color:#0000dd">0</span><span style="color:#339933">;</span> <span style="color:#009900">}</span> |
其实编译(包括链接)的命令:gcc hello.c 可分解为如下4个大的步骤:
预处理(Preprocessing)
编译(Compilation)
汇编(Assembly)
链接(Linking)
gcc compilation
1. 预处理(Preproceessing)
预处理的过程主要处理包括以下过程:
将所有的#define删除,并且展开所有的宏定义
处理所有的条件预编译指令,比如#if #ifdef #elif #else #endif等
处理#include 预编译指令,将被包含的文件插入到该预编译指令的位置。
删除所有注释 “//”和”/* */”.
添加行号和文件标识,以便编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号。
保留所有的#pragma编译器指令,因为编译器需要使用它们
通常使用以下命令来进行预处理:
gcc -E hello.c -o hello.i
参数-E表示只进行预处理 或者也可以使用以下指令完成预处理过程
cpp hello.c > hello.i /* cpp – The C Preprocessor */
直接cat hello.i 你就可以看到预处理后的代码
2. 编译(Compilation)
编译过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析,语法分析,语义分析及优化后生成相应的汇编代码。
$gcc –S hello.i –o hello.s
或者
$ /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.4/cc1 hello.c
注:现在版本的GCC把预处理和编译两个步骤合成一个步骤,用cc1工具来完成。gcc其实是后台程序的一些包装,根据不同参数去调用其他的实际处理程序,比如:预编译编译程序cc1、汇编器as、连接器ld
可以看到编译后的汇编代码(hello.s)如下:
?[Copy
to clipboard]View Code ASSEMBLY
1 2 3 4 5 67 | .file "hello.c" .section .rodata .LC0: .string "Hello, world." .text .globl main .type main, @function main: pushl %ebp movl %esp, %ebp andl $-16, %esp subl $16, %esp movl $.LC0, (%esp) call puts movl $0, %eax leave ret .size main, .-main .ident "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3" .section .note.GNU-stack,"",@progbits |
3. 汇编(Assembly)
汇编器是将汇编代码转变成机器可以执行的命令,每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单,根据汇编指令和机器指令的对照表一一翻译即可。
$ gcc –c hello.c –o hello.o
或者
$ as hello.s –o hello.co
由于hello.o的内容为机器码,不能以普通文本形式的查看(vi 打开看到的是乱码)。
4. 链接(Linking)
通过调用链接器ld来链接程序运行需要的一大堆目标文件,以及所依赖的其它库文件,最后生成可执行文件。
ld -static crt1.o crti.o crtbeginT.o hello.o -start-group -lgcc -lgcc_eh -lc-end-group crtend.o crtn.o (省略了文件的路径名)。
helloworld的大体编译和链接过程就是这样了,那么编译器和链接器到底做了什么呢?
编译过程可分为6步:扫描(词法分析)、语法分析、语义分析、源代码优化、代码生成、目标代码优化。
词法分析:扫描器(Scanner)将源代的字符序列分割成一系列的记号(Token)。lex工具可实现词法扫描。
语法分析:语法分析器将记号(Token)产生语法树(Syntax Tree)。yacc工具可实现语法分析(yacc: Yet Another Compiler Compiler)。
语义分析:静态语义(在编译器可以确定的语义)、动态语义(只能在运行期才能确定的语义)。
源代码优化:源代码优化器(Source Code Optimizer),将整个语法书转化为中间代码(Intermediate Code)(中间代码是与目标机器和运行环境无关的)。中间代码使得编译器被分为前端和后端。编译器前端负责产生机器无关的中间代码;编译器后端将中间代码转化为目标机器代码。
目标代码生成:代码生成器(Code Generator).
目标代码优化:目标代码优化器(Target Code Optimizer)。
链接的主要内容是把各个模块之间相互引用的部分处理好,使得各个模块之间能够正确地衔接。
链接的主要过程包括:地址和空间分配(Address and Storage Allocation),符号决议(Symbol Resolution),重定位(Relocation)等。
链接分为静态链接和动态链接。
静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去,这样可执行文件会比较大。
而动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息,而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。
静态链接的大致过程如下图所示:
static linking
参考资料:
《程序员的自我修养——链接、装载与库》
http://www.stackpop.org/blog/html/y2011/53_cpp_compile_linking.html
http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20196318&do=blog&id=28797
相关文章推荐
- gcc/g++ 链接库的编译与链接
- 防止编译重复
- c程序的编译和链接过程
- make和makefile以及程序的编译和链接过程
- C++ : 编译单元、声明和定义、头文件作用、防止头文件在同一个编译单元重复引用、static和不具名空间
- g++编译和链接
- spring,mybatis,druid,多数据源配置
- 14.2.5.2 Clustered and Secondary Indexes
- db2查询表是否死锁和解锁
- ubuntu下搭建android开发环境(二)设置ubuntu的root管理员密码(by 星空武哥)
- 网络数据老化代码
- C++Primer:函数(参数传递:引用形参)
- PHP笔记1
- Makefile 嵌套执行
- Android 轻量级输入校验库:Fire Eye
- Linux netstat命令详解
- 服务器自动宕机后,自动更新了web.xml配置文件
- tjut 5289
- 于静态成员变量的二种访问权限的使用区别
- UVa11462