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gcc程序的編譯過程和鏈接原理

時間：2019-10-01 15:10:01
關(guān)鍵字： gcc    程序編譯原理   
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[導(dǎo)讀] 一、C/C++文件的編譯過程： 先來看一下gcc的使用方法和常用選項 提示：gcc --help Ⅰ、使用方法： gcc [選項] 文件名 Ⅱ、常用選項:

一、C/C++文件的編譯過程： 先來看一下gcc的使用方法和常用選項

提示：gcc --help

Ⅰ、使用方法： gcc [選項] 文件名 Ⅱ、常用選項: 選項 含義 -v 查看gcc編譯器的版本，顯示gcc執(zhí)行時的詳細(xì)過程 -o Place the output into ；指定輸出文件名為file，這個名稱不能跟源文件名同名 -E Preprocess only; do not compile, assemble or link；只預(yù)處理，不會編譯、匯編、鏈接 -S Compile only; do not assemble or link；只編譯，不會匯編、鏈接 -c Compile and assemble, but do not link； 編譯和匯編，不會鏈接 一個C/C++文件要經(jīng)過預(yù)處理(preprocessing)、編譯(compilation)、匯編(assembly)、和連接(linking)才能變成可執(zhí)行文件。

以下列程序為例，追層來分析編譯過程。
hello.c：

#include 

#define   MAX  20 
#define   MIN  10 

#define  _DEBUG
#define   SetBit(x)  (1<
① 預(yù)處理: gcc -E -o hello.i hello.c

預(yù)處理就是將要包含(include)的文件插入原文件中、將宏定義展開、根據(jù)條件編譯命令選擇要使用的代碼，最后將這些代碼輸出到一個“.i”文件中等待進(jìn)一步處理。
② 編譯: gcc -S -o hello.s hello.i

編譯就是把C/C++代碼(比如上面的”.i”文件)“翻譯”成匯編代碼。 ③ 匯編: gcc -c -o hello.o hello.s

.o:object file(OBJ文件) 這里表現(xiàn)為二進(jìn)制目標(biāo)文件：

匯編就是將第二步輸出的匯編代碼翻譯成符合一定格式的機(jī)器代碼，在Linux系統(tǒng)上一般表現(xiàn)位ELF目標(biāo)文件(OBJ文件)。 ④ 鏈接: gcc -o hello hello.o

鏈接就是將匯編生成的OBJ文件、系統(tǒng)庫的OBJ文件、庫文件鏈接起來，最終生成可以在特定平臺運(yùn)行的可執(zhí)行程序。
總結(jié)：在編譯過程中。除非使用了”-c”，“-S”,或”-E”選項(或者編譯錯誤阻止了完整的過程)，否則統(tǒng)一完整鏈接步驟。

譬如：gcc hello.c 和gcc -o hello hello.c都已經(jīng)完成鏈接操作。

又如：gcc -c -o hello.o hello.c

二、鏈接原理： gcc -c -o hello.o hello.c 不作最后一步鏈接，得到hello.o二進(jìn)制OBJ文件 gcc -v -o hello hello.o 我們來看一樣鏈接過程是怎樣的： 
book@www.100ask.org:/work/gcc_options/1th$ gcc -v -o hello hello.o
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)
COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccbhavbV.res 
 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s 
 -plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc 
 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id 
 --eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed 
 -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro 
 -o hello 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o 
 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5 
 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu 
 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib 
 -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib 
 -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib 
 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../..  
 hello.o 
 -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o
book@www.100ask.org:/work/gcc_options/1th$
crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o是gcc加入的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)啟動文件，對于一般應(yīng)用程序，這些啟動是必需的。 -lc：鏈接libc庫文件，其中l(wèi)ibc庫文件中就實現(xiàn)了printf等函數(shù)。 ① 動態(tài)鏈接：動態(tài)鏈接使用動態(tài)鏈接庫進(jìn)行鏈接，生成的程序在執(zhí)行的時候需要加載所需的動態(tài)庫才能運(yùn)行。 動態(tài)鏈接生成的程序體積較小，但是必須依賴所需的動態(tài)庫，否則無法執(zhí)行。

默認(rèn)使用動態(tài)鏈接：gcc -o hello_shared hello.o

② 靜態(tài)鏈接：靜態(tài)鏈接使用靜態(tài)庫進(jìn)行鏈接，生成的程序包含程序運(yùn)行所需要的全部庫，可以直接運(yùn)行，不過靜態(tài)鏈接生成的程序體積較大。

gcc -static -o hello_static hello.o

③ -nostartfiles

不鏈接系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)啟動文件，而標(biāo)準(zhǔn)庫文件仍然正常使用：
gcc -v -nostartfiles -o hello hello.o

④ -nostdlib（最常用）

不鏈接系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)啟動文件和標(biāo)準(zhǔn)庫文件：
gcc -v -nostdlib -o hello hello.o


- 會提示因為沒有鏈接系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)啟動文件和標(biāo)準(zhǔn)庫文件，而鏈接失敗。
- 這個-nostdlib選項常用于裸機(jī)/bootloader、linux內(nèi)核等程序，因為它們不需要啟動文件、標(biāo)準(zhǔn)庫文件。

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