的执行过程

14.1.2　GCC的执行过程

虽然我们称GCC是C语言的编译器，但使用GCC由C语言源代码文件生成可执行文件的过程不仅仅是编译的过程，而是要经历四个相互关联的步骤：预处理(也称预编译，Pre-Processing)、编译(Compiling)、汇编(Assembling)和链接(Linking)。

下面就以一个实例来具体来查看一下GCC是如何完成这四个步骤的。

首先，有以下hello.c源代码

#include〈stdio.h〉

int main()

{

　printf("Hello! This is our happy world!\n");

　return 0;

}

（1）预处理阶段

在该阶段，编译器将上述代码中的stdio.h编译进来，并且用户可以使用GCC的选项“-E”进行查看，该选项的作用是让GCC在预处理结束后停止编译过程。

$ gcc –E hello.c –o hello.i

在此处，选项“-o”是指目标文件，“.i”文件为已经过预处理的C语言原始程序。以下列出了hello.i文件的部分内容：

typedef int (*__gconv_trans_fct) (struct __gconv_step *,

　　　　　　　　　　　　　　　struct __gconv_step_data *, void *,

　　　　　　　　　　　　　　　__const unsigned char *,

　　　　　　　　　　　　　　　__const unsigned char **,

　　　　　　　　　　　　　　　__const unsigned char *, unsigned char **,

　　　　　　　　　　　　　　　size_t *);

…

# 2 "hello.c" 2

int main()

{

　printf("Hello! This is our happy world!\n");

　return 0;

}

由此可见，GCC确实进行了预处理，它把“stdio.h”的内容插入到hello.i文件中。

（2）编译阶段

接下来进行的是编译阶段，在这个阶段中，GCC首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，GCC把代码翻译成汇编语言。用户可以使用“-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。

$ gcc –S hello.i –o hello.s

感兴趣的读者可以分析一下这一行简单的C语言小程序是如何用汇编代码实现的。

（3）汇编阶段

汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件，读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码。如下所示：

$ gcc –c hello.s –o hello.o

（4）链接阶段

在成功编译之后，就进入了链接阶段。在这里涉及到一个重要的概念：函数库。

在这个程序中并没有定义“printf”函数实现，且在预编译中包含进的“stdio.h”中也只有该函数的声明，而没有定义函数的实现，那么，是在哪里实现“printf”函数呢？最后的答案是：系统把这些函数实现都做到名为libc.so.6的库文件中去了，在没有特别指定时，GCC会到系统默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找，也就是链接到libc.so.6库函数中去，这样就能实现函数“printf”了，而这也就是链接的作用。

函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”。动态库与之相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为“.so”，如前面所述的libc.so.6就是动态库。GCC在编译时默认使用动态库。

完成了链接后，GCC就可生成可执行文件，如下所示。

$ gcc hello.o –o hello

运行该可执行文件，出现正确的结果如下。

$ ./hello

Hello! This is our happy world!