了解c编译器三剑客,gcc c编译器编译流程详解
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gcc是当前三大主流c编译器之一,对于这款c编译器,想必诸多人士均有使用体验。在本文中,将对gcc c编译器编译流程加以介绍,以帮助大家更好了解这款c编译器的工作流程。
一、GCC简介
GNU CC(简称为gcc)是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统,能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。gcc不仅功能强大,而且可以编译如C、C++、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多种语言,而且gcc是一个交叉平台编译器,它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件,因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。本章中的示例,除非特别注明,否则均采用4.x.x的gcc版本。
.cC原始程序.s/.S汇编语言原始程序
.C/.cc/.cxxC++原始程序.h预处理文件(头文件)
.mObjecTIve-C原始程序.o目标文件
.i已经过预处理的C原始程序.a/.so编译后的库文件
.ii已经过预处理的C++原始程序……
二、gcc编译流程解析
如本章开头提到的,gcc的编译流程分为了4个步骤,分别为:
n 预处理(Pre-Processing);
n 编译(Compiling);
n 汇编(Assembling);
n 链接(Linking)。
下面就具体来查看一下gcc是如何完成以上4个步骤的。
首先看一下hello.c的源代码:
#include 《stdio.h》
int main()
{
printf(“Hello! This is our embedded world!\n”);
return 0;
}
(1)预处理阶段。
在该阶段,对包含的头文件(#include)和宏定义(#define、#ifdef等)进行处理。在上述代码的预处理过程中,编译器将包含的头文件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。
注意gcc指令的一般格式为:gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]
其中,目标文件可缺省,gcc默认生成可执行的文件,名为:编译文件.out
[root@localhost gcc]# gcc –E hello.c –o hello.i
在此处,选项“-o”是指目标文件,由表3.6可知,“.i”文件为已经过预处理的C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 embedded 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,结果生成汇编代码。
[root@localhost gcc]# gcc –S hello.i –o hello.s
以下列出了hello.s的内容,可见gcc已经将其转化为汇编代码了,感兴趣的小编可以分析一下这一个简单的C语言小程序是如何用汇编代码实现的。
.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)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,小编在此使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了,如下所示:
[root@localhost gcc]# 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。这里涉及一个重要的概念:函数库。
小编可以重新查看这个小程序,在这个程序中并没有定义“printf”的函数实现,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”函数的呢?最后的答案是:系统把这些函数的实现都放到名为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函数库中去,这样就能调用函数“printf”了,而这也正是链接的作用。
函数库有静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时,将库文件的代码全部加入可执行文件中,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。其后缀名通常为“.a”。动态库与之相反,在编译链接时并没有将库文件的代码加入可执行文件中,而是在程序执行时加载库,这样可以节省系统的开销。一般动态库的后缀名为“.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。
以上便是小编带来的有关“c编译器”的所有内容,通过本文,希望大家对gcc的编译原理有所了解。