gcc編譯器編譯過程詳解

gcc常用選項

一個c/c++文件要經過預處理、編譯、匯編和鏈接才能變成可執行文件。

• （1）預處理
  C/C++源文件中，以#開頭的命令被稱為預處理命令，如包含命令#include、宏定義命令#define、條件編譯命令#if、#ifdef等。預處理就是將要包含(include)的文件插入原文件中、將宏定義展開、根據條件編譯命令選擇要使用的代碼，最后將這些東西輸出到一個.i文件中等待進一步處理。

• （2）編譯
  編譯就是把C/C++代碼(比如上述的.i文件)翻譯成匯編代碼。

• （3）匯編
  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器代碼，在linux系統上一般表現為ELF目標文件(OBJ文件)。反匯編是指將機器代碼轉換為匯編代碼，這在調試程序時常常用到。

• （4）鏈接
  鏈接就是將上步生成的OBJ文件和系統庫的OBJ文件、庫文件鏈接起來，最終生成了可以在特定平臺運行的可執行文件。

hello.c(預處理)->hello.i(編譯)->hello.s(匯編)->hello.o(鏈接)->hello

詳細的每一步命令如下：

 gcc -E -o hello.i hello.c
 gcc -S -o hello.s hello.i
 gcc -c -o hello.o hello.s
 gcc -o hello hello.o

上面一連串命令比較麻煩，gcc會對.c文件默認進行預處理操作，使用-c再來指明了編譯、匯編，從而得到.o文件,
再將.o文件進行鏈接，得到可執行應用程序。簡化如下：

 gcc -c -o hello.o hello.c
 gcc -o hello hello.o

gcc編譯器鏈接過程

前面編譯出來的可執行文件比源代碼大了很多，這是什么原因呢？

我們從鏈接過程來分析，鏈接將匯編生成的OBJ文件、系統庫的OBJ文件、庫文件鏈接起來，crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o這些都是gcc加入的系統標準啟動文件，它們的加入使最后出來的可執行文件相原來大了很多。

-lc：鏈接libc庫文件，其中libc庫文件中就實現了printf等函數。

gcc -v -nostdlib -o hello hello.o:會提示因為沒有鏈接系統標準啟動文件和標準庫文件，而鏈接失敗。

這個-nostdlib選項常用于裸機bootloader、linux內核等程序，因為它們不需要啟動文件、標準庫文件。

一般應用程序才需要系統標準啟動文件和標準庫文件。

裸機/bootloader、linux內核等程序不需要啟動文件、標準庫文件。

動態鏈接使用動態鏈接庫進行鏈接，生成的程序在執行的時候需要加載所需的動態庫才能運行。
動態鏈接生成的程序體積較小，但是必須依賴所需的動態庫，否則無法執行。

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -o hello_shared hello.o

靜態鏈接使用靜態庫進行鏈接，生成的程序包含程序運行所需要的全部庫，可以直接運行，不過靜態鏈接生成的程序體積較大。

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -static -o hello_static hello.o