了解c編譯器三劍客，gcc c編譯器編譯流程詳解
gcc是當(dāng)前三大主流c編譯器之一，對(duì)于這款c編譯器，想必諸多人士均有使用體驗(yàn)。在本文中，將對(duì)gcc c編譯器編譯流程加以介紹，以幫助大家更好了解這款c編譯器的工作流程。
一、GCC簡(jiǎn)介
GNU CC(簡(jiǎn)稱為gcc)是GNU項(xiàng)目中符合ANSI C標(biāo)準(zhǔn)的編譯系統(tǒng)，能夠編譯用C、C++和Object C等語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。gcc不僅功能強(qiáng)大，而且可以編譯如C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多種語(yǔ)言，而且gcc是一個(gè)交叉平臺(tái)編譯器，它能夠在當(dāng)前CPU平臺(tái)上為多種不同體系結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)軟件，因此尤其適合在嵌入式領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)編譯。本章中的示例，除非特別注明，否則均采用4.x.x的gcc版本。
.cC原始程序.s/.S匯編語(yǔ)言原始程序
.C/.cc/.cxxC++原始程序.h預(yù)處理文件(頭文件)
.mObjecTIve-C原始程序.o目標(biāo)文件
.i已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的C原始程序.a/.so編譯后的庫(kù)文件
.ii已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的C++原始程序……
二、gcc編譯流程解析
如本章開(kāi)頭提到的，gcc的編譯流程分為了4個(gè)步驟，分別為：
n 預(yù)處理(Pre-Processing);
n 編譯(Compiling);
n 匯編(Assembling);
n 鏈接(Linking)。
下面就具體來(lái)查看一下gcc是如何完成以上4個(gè)步驟的。
首先看一下hello.c的源代碼：
#include 《stdio.h》
int main()
{
printf(“Hello! This is our embedded world!\n”);
return 0;
}
(1)預(yù)處理階段。
在該階段，對(duì)包含的頭文件(#include)和宏定義(#define、#ifdef等)進(jìn)行處理。在上述代碼的預(yù)處理過(guò)程中，編譯器將包含的頭文件stdio.h編譯進(jìn)來(lái)，并且用戶可以使用gcc的選項(xiàng)“-E”進(jìn)行查看，該選項(xiàng)的作用是讓gcc在預(yù)處理結(jié)束后停止編譯過(guò)程。
注意gcc指令的一般格式為：gcc [選項(xiàng)] 要編譯的文件 [選項(xiàng)] [目標(biāo)文件]
其中，目標(biāo)文件可缺省，gcc默認(rèn)生成可執(zhí)行的文件，名為：編譯文件.out
[root@localhost gcc]# gcc –E hello.c –o hello.i
在此處，選項(xiàng)“-o”是指目標(biāo)文件，由表3.6可知，“.i”文件為已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的C程序。以下列出了hello.i文件的部分內(nèi)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 embedded world!\n”);
return 0;
}
由此可見(jiàn)，gcc確實(shí)進(jìn)行了預(yù)處理，它把“stdio.h”的內(nèi)容插入hello.i文件中。
(2)編譯階段。
接下來(lái)進(jìn)行的是編譯階段，在這個(gè)階段中，gcc首先要檢查代碼的規(guī)范性、是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤等，以確定代碼實(shí)際要做的工作，在檢查無(wú)誤后，gcc把代碼翻譯成匯編語(yǔ)言。用戶可以使用“-S”選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行查看，該選項(xiàng)只進(jìn)行編譯而不進(jìn)行匯編，結(jié)果生成匯編代碼。
[root@localhost gcc]# gcc –S hello.i –o hello.s
以下列出了hello.s的內(nèi)容，可見(jiàn)gcc已經(jīng)將其轉(zhuǎn)化為匯編代碼了，感興趣的小編可以分析一下這一個(gè)簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言小程序是如何用匯編代碼實(shí)現(xiàn)的。
.file “hello.c”
.secTIon .rodata
.align 4
.LC0：
.string “Hello! This is our embedded world!”
.text
.globl main
.type main， @funcTIon
main：
pushl %ebp
movl %esp， %ebp
subl $8， %esp
andl $-16， %esp
movl $0， %eax
addl $15， %eax
addl $15， %eax
shrl $4， %eax
sall $4， %eax
subl %eax， %esp
subl $12， %esp
pushl $.LC0
call puts
addl $16， %esp
movl $0， %eax
leave
ret
.size main， 。-main
.ident “GCC： (GNU) 4.0.0 200XYZ19 (Red Hat 4.0.0-8)”
.secTIon .note.GNU-stack，“”，@progbits
(3)匯編階段。
匯編階段是把編譯階段生成的“.s”文件轉(zhuǎn)成目標(biāo)文件，小編在此使用選項(xiàng)“-c”就可看到匯編代碼已轉(zhuǎn)化為“.o”的二進(jìn)制目標(biāo)代碼了，如下所示：
[root@localhost gcc]# gcc –c hello.s –o hello.o
(4)鏈接階段。
在成功編譯之后，就進(jìn)入了鏈接階段。這里涉及一個(gè)重要的概念：函數(shù)庫(kù)。
小編可以重新查看這個(gè)小程序，在這個(gè)程序中并沒(méi)有定義“printf”的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，且在預(yù)編譯中包含進(jìn)的“stdio.h”中也只有該函數(shù)的聲明，而沒(méi)有定義函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，那么，是在哪里實(shí)現(xiàn)“printf”函數(shù)的呢?最后的答案是：系統(tǒng)把這些函數(shù)的實(shí)現(xiàn)都放到名為libc.so.6的庫(kù)文件中去了，在沒(méi)有特別指定時(shí)，gcc會(huì)到系統(tǒng)默認(rèn)的搜索路徑“/usr/lib”下進(jìn)行查找，也就是鏈接到libc.so.6函數(shù)庫(kù)中去，這樣就能調(diào)用函數(shù)“printf”了，而這也正是鏈接的作用。
函數(shù)庫(kù)有靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)兩種。靜態(tài)庫(kù)是指編譯鏈接時(shí)，將庫(kù)文件的代碼全部加入可執(zhí)行文件中，因此生成的文件比較大，但在運(yùn)行時(shí)也就不再需要庫(kù)文件了。其后綴名通常為“.a”。動(dòng)態(tài)庫(kù)與之相反，在編譯鏈接時(shí)并沒(méi)有將庫(kù)文件的代碼加入可執(zhí)行文件中，而是在程序執(zhí)行時(shí)加載庫(kù)，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)的開(kāi)銷。一般動(dòng)態(tài)庫(kù)的后綴名為“.so”，如前面所述的libc.so.6就是動(dòng)態(tài)庫(kù)。gcc在編譯時(shí)默認(rèn)使用動(dòng)態(tài)庫(kù)。
以上便是小編帶來(lái)的有關(guān)“c編譯器”的所有內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)gcc的編譯原理有所了解。
下載文檔
