C程序编译过程

C语言一般用gcc进行编译，下面一个程序helloword.c：

#include<stdio.h>
#define BUF_SIZE 30
int main()
{
   char s[BUFSIZE]="hello,world!";
   printf("%s\n",s);
}

用gcc来生成可执行程序，命令为gcc helloword.c -o helloword，helloworld是可执行文件。
其中过程一般包括以下4个步骤：
-预处理
-编译
-汇编
-链接

gcc的选项有
-o 输出可执行文件
-c 编译生成目标文件
-g 输出调试信息
-O2 编译器优化级别 1-3
-Wall 警告选项输出警告信息
-l 紧接着链接库 lpthread
-L 指定链接库的路径
-I 头文件路径
-shared 编译成动态链接库

1.预处理
主要包括以下过程：
-将#define删除，并展开所有的定义
-处理所有的条件预编译指令，比如#ifdef，#endif等
-处理#include预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令的位置
-删除所有的注释
-添加行号和文件标识，以编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号
-保留所有的#pragma编译器指令，编译器需要使用它们

通常使用以下命令预处理

gcc -E helloworld.c -o helloworld.i
参数-E表示只进行预处理
也可以使用以下指令完成预处理过程
cpp helloworld.c > helloworld.i
用cat helloworld.i可以看到预处理后的代码

2.编译
编译过程就是把预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码
$gcc -S helloworld.c -o helloworld.s

3.汇编
汇编器将汇编代码转变成机器可以执行的命令，每一个汇编语句几乎都对应一条机器指令。汇编相对于编译过程比较简单，根据汇编指令和机器执行的对照表翻译即可。
$ gcc -c helloworld.c -o helloworld.o
注意helloworld.o文件内容为机器码。

4.链接
通过调用链接器ld来链接程序运行需要的一大堆目标文件，以及所依赖的其它库文件，最后生成可执行文件

总结
编译过程可分为6步：扫描（词法分析）、语法分析、语义分析、源代码优化、代码生成、目标代码优化。
词法分析：扫描器（Scanner）将源代的字符序列分割成一系列的记号（Token）。lex工具可实现词法扫描。
语法分析：语法分析器将记号（Token）产生语法树（Syntax Tree）。yacc工具可实现语法分析(yacc: Yet Another Compiler Compiler)。
语义分析：静态语义（在编译器可以确定的语义）、动态语义（只能在运行期才能确定的语义）。
源代码优化：源代码优化器(Source Code Optimizer)，将整个语法书转化为中间代码（Intermediate Code）（中间代码是与目标机器和运行环境无关的）。中间代码使得编译器被分为前端和后端。编译器前端负责产生机器无关的中间代码；编译器后端将中间代码转化为目标机器代码。
目标代码生成：代码生成器(Code Generator).
目标代码优化：目标代码优化器(Target Code Optimizer)。

链接的主要内容是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确地衔接。

链接的主要过程包括：地址和空间分配（Address and Storage Allocation），符号决议（Symbol Resolution），重定位（Relocation）等。
链接分为静态链接和动态链接。
静态链接是指在编译阶段直接把静态库加入到可执行文件中去，这样可执行文件会比较大。
而动态链接则是指链接阶段仅仅只加入一些描述信息，而程序执行时再从系统中把相应动态库加载到内存中去。

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