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Linux下GCC编程详解四个过程

2012-11-13中国IT实验室佚名
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  在Linux下进行C语言编程,必然要采用GNU GCC来编译C源代码生成可执行程序。

  一、GCC快速入门

  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

  我们来看一下经典入门程序"Hello World!"

  # vi hello.c

  #include

  #include

  void main(void)

  {

  printf("hello world!\r\n");

  }

  用gcc编译成执行程序。

  #gcc hello.c

  该命令将hello.c直接生成最终二进制可执行程序a.out

  这条命令隐含执行了(1)预处理、(2)汇编、(3)编译并(4)链接形成最终的二进制可执行程序。这里未指定输出文件,默认输出为a.out。

  如何要指定最终二进制可执行程序名,那么用-o选项来指定名称。比如需要生成执行程序hello.exe

  那么

  #gcc hello.c -o hello.exe

  二、GCC的命令剖析--四步走

  从上面我们知道GCC编译源代码生成最终可执行的二进制程序,GCC后台隐含执行了四个阶段步骤。

  GCC编译C源码有四个步骤:

  预处理-----> 编译 ----> 汇编 ----> 链接

  现在我们就用GCC的命令选项来逐个剖析GCC过程。

  1)预处理(Pre-processing)

  在该阶段,编译器将C源代码中的包含的头文件如stdio.h编译进来,用户可以使用gcc的选项”-E”进行查看。

  用法:#gcc -E hello.c -o hello.i

  作用:将hello.c预处理输出hello.i文件。

  [root]# gcc -E hello.c -o hello.i

  [root]# ls

  hello.c hello.i

  [root]# vi hello.i

  # 1 "hello.c"

  # 1 ""

  # 1 ""

  # 1 "hello.c"

  # 1 "/usr/include/stdlib.h" 1 3

  # 25 "/usr/include/stdlib.h" 3

  # 1 "/usr/include/features.h" 1 3

  # 291 "/usr/include/features.h" 3

  # 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3

  # 292 "/usr/include/features.h" 2 3

  # 314 "/usr/include/features.h" 3

  # 1 "/usr/include/gnu/stubs.h" 1 3

  # 315 "/usr/include/features.h" 2 3

  # 26 "/usr/include/stdlib.h" 2 3

  # 3 "hello.c" 2

  void main(void)

  {

  printf("hello world!\r\n");

  }

  2)编译阶段(Compiling)

  第二步进行的是编译阶段,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,以确定代码的实际要做的工作,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,生成汇编代码。

  选项 -S

  用法:[root]# gcc –S hello.i –o hello.s

  作用:将预处理输出文件hello.i汇编成hello.s文件。

  [root@richard hello-gcc]# ls

  hello.c hello.i hello.s

  如下为hello.s汇编代码

  [root@richard hello-gcc]# vi hello.s

  .file "hello.c"

  .section .rodata

  .LC0:

  .string "hello world!\r\n"

  .text

  .globl main

  .type main,@function

  main:

  pushl %ebp

  movl %esp, %ebp

  subl $8, %esp

  andl $-16, %esp

  movl $0, %eax

  subl %eax, %esp

  subl $12, %esp

  pushl $.LC0

  call printf

  addl $16, %esp

  movl $0, %eax

  leave

  ret

  .Lfe1:

  .size main,.Lfe1-main

  .ident "GCC: (GNU) 3.2.2 20030222 (Red Hat Linux 3.2.2-5)"

  3)汇编阶段(Assembling)

  汇编阶段是把编译阶段生成的”.s”文件转成二进制目标代码.

  选项 -c

  用法:[root]# gcc –c hello.s –o hello.o

  作用:将汇编输出文件test.s编译输出test.o文件。

  [root]# gcc -c hello.s -o hello.o

  [root]# ls

  hello.c hello.i hello.o hello.s

  4)链接阶段(Link)

  在成功编译之后,就进入了链接阶段。

  无选项链接

  用法:[root]# gcc hello.o –o hello.exe

  作用:将编译输出文件hello.o链接成最终可执行文件hello.exe。

  [root]# ls

  hello.c hello.exe hello.i hello.o hello.s

  运行该可执行文件,出现正确的结果如下。

  [root@localhost Gcc]# ./hello

  Hello World!

  在这里涉及到一个重要的概念:函数库。

  读者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:系统把这些函数实现都被做到名为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库函数中去,这样就能实现函数”printf” 了,而这也就是链接的作用。

  你可以用ldd命令查看动态库加载情况:

  [root]# ldd hello.exe

  libc.so.6 => /lib/tls/libc.so.6 (0x42000000)

  /lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

  函数库一般分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时,把库文件的代码全部加入到可执行文件中,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。其后缀名一般为”.a”。动态库与之相反,在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中,而是在程序执行时由运行时链接文件加载库,这样可以节省系统的开销。动态库一般后缀名为”.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。

本文来源:中国IT实验室 作者:佚名

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