c语言编译过程及对应命令

以前搞编程都是IDE，虽然也知道编译这么几个步骤，但如何实现还真不是太清楚，工作在搞linux内核驱动开发，平时做个实验也只是：gcc hello.c -o hello。
前段时正好在看些汇编，也就顺便学习了这些，趁着没事，分享一下。

0、源代码

#include <stdio.h>
int main(void){printf("hello_world");return 0;
}

1、预处理

gcc -E hello.c -o hello.i

实质上是处理“#”，将#include包含的头文件直接拷贝到hello.c当中；将#define定义的宏进行替换，同时将代码中没用的注释部分删除等

具体做的事儿如下：

将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义，说白了就是字符替换
处理所有的条件编译指令，#ifdef #ifndef #endif等，就是带#的那些
处理#include，将#include指向的文件插入到该行处删除所有注释
添加行号和文件标示，这样的在调试和编译出错的时候才知道是是哪个文件的哪一行
保留#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们。

# 1 "hello.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "hello.c"
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 1 3
# 9 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 3
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/crtdefs.h" 1 3
# 10 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/crtdefs.h" 3
# 1 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/_mingw.h" 1 3
# 12 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/_mingw.h" 3
.....
.....
.....
# 1400 "G:/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include/stdio.h" 2 3
# 2 "hello.c" 2# 2 "hello.c"
int main(void){printf("hello_world");return 0;
}

2、编译

gcc -S hello.i -o hello.s

这里可以将hello.i换成hello.c

编译的过程实质上是把高级语言翻译成汇编语言的过程，即对hello.c做了这些事儿

词法分析
语法分析
语义分析
优化后生成相应的汇编代码

高级语言->汇编语言

$ cat hello.s.file   "hello.c".text.def    __main; .scl    2;      .type   32;     .endef.section .rdata,"dr"
.LC0:.ascii "hello_world\0".text.globl  main.def    main;   .scl    2;      .type   32;     .endef.seh_proc       main
main:pushq   %rbp.seh_pushreg    %rbpmovq    %rsp, %rbp.seh_setframe   %rbp, 0subq    $32, %rsp.seh_stackalloc 32.seh_endprologuecall    __mainleaq    .LC0(%rip), %rcxcall    printfmovl    $0, %eaxaddq    $32, %rsppopq    %rbpret.seh_endproc.ident  "GCC: (x86_64-posix-sjlj-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0".def    printf; .scl    2;      .type   32;     .endef

3、汇编

gcc -c hello.s -o hello.o
这里可以将hello.s换成hello.c

这个过程就是把汇编指令翻译成机器语言（二进制文件）

$ nm -C hello.o
0000000000000000 b .bss
0000000000000000 d .data
0000000000000000 p .pdata
0000000000000000 r .rdata
0000000000000000 r .rdata$zzz
0000000000000000 t .text
0000000000000000 r .xdataU __main
0000000000000000 T mainU printf

4、链接

gcc hello.o -o hello

最后就是链接，也就是把将翻译成的二进制与需要用到库绑定在一块，生成可执行文件。这时间的hello.o是不能执行的，hello是可以的。

$ ./hello
hello_world

总结

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i

编译：gcc -S hello.i -o hello.s

汇编：gcc -c hello.s -o hello.o

链接：gcc hello.o -o hello

直接编译：gcc hello.c -o hello