C语言变成可执行文件的四大步骤

从C语言变成最终的可执行文件，需要经过四步：

预处理；

编译；

汇编；

链接。

下面就以Linux环境为例，来分析下四个步骤。
  预处理
  写一段简单的代码：

#include 


#define OK     0


int main()
{
    printf("hellowrld
");


    return OK; 
}

其中，井号键开头的代码有两行：包含头文件和宏定义。 预处理命令：

root@Turbo:t# gcc -E test.c -o test.i
root@Turbo:t# ls
test  test.c  test.i
root@Turbo:t#

预处理后的test.i代码：

# 1 "test.c"
# 1 ""
# 1 ""
# 31 ""
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4 
# 32 "" 2
# 1 "test.c"
# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4 
# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4 
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 1 3 4 
# 33 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 3 4 
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4 
# 461 "/usr/include/features.h" 3 4 
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 1 3 4 
# 452 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 3 4 
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h" 1 3 4 
# 453 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4 
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/long-double.h" 1 3 4 
# 454 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4 
# 462 "/usr/include/features.h" 2 3 4
...............
# 5 "test.c"
int main()
{
 printf("hellowrld
");


 return 0;
}

代码量从原来的10行变成了七百多行，主要的变化有两个：

 

头文件没了；

return OK 变成了 return 0。

  所以基本上可以得出预处理的作用： 处理所有以井号键开头的代码，包括头文件、宏定义、条件编译等等。

  头文件展开。以stdio.h为例，编译器会去默认的目录下（一般是/usr/include）找到这个文件，然后把里面的内容复制一份，粘贴到C文件中。这就是为什么预处理后的文件变成了七百多行。

  宏定义替换。预处理的时候如果遇到了宏定义，直接把宏替换掉，比如代码中的OK就变成了数字0。

  条件编译。下面的代码就属于条件编译：
 

#ifndef _STDIO_H
#define _STDIO_H


#endif

条件编译会在预处理的时候做出判断，满足条件的代码留下来，不满足的去掉。
  编译
  编译的命令：

root@Turbo:t# gcc -S test.i -o test.s
root@Turbo:t# ls
test  test.c  test.i  test.s
root@Turbo:t#

查看编译后的文件test.s内容：

    .file   "test.c"
    .text
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "hellowrld"
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    endbr64
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16 
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    leaq    .LC0(%rip), %rdi
    call    puts@PLT
    movl    $0, %eax
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits
    .section    .note.gnu.property,"a"
    .align 8
    .long    1f - 0f
    .long    4f - 1f
    .long    5
0:
    .string  "GNU"
1:
    .align 8
    .long    0xc0000002
    .long    3f - 2f
2:
    .long    0x3
3:
    .align 8
4:

如果你搞过单片机的话，一定能看出来这是汇编代码。

 

编译的作用：

语法检查；

把C代码翻译成汇编代码。

  汇编 汇编的命令：

root@Turbo:t# gcc -c test.s -o test.o
root@Turbo:t# ls
test  test.c  test.i  test.o  test.s

查看汇编后test.o的内容：
 

 

很显然， 这是一个二进制文件。


  既然是二进制文件，那能不能执行呢？答案是不行，原因也很简单，因为此时代码还不知道printf函数在哪。


  汇编的作用：


  把汇编代码翻译成二进制代码。


  链接

  链接的命令：
 

root@Turbo:t# gcc test.o -o test
root@Turbo:t# ls
test  test.c  test.i  test.o  test.s
root@Turbo:t# ./test 
hellowrld

如果工程里面有多个C文件，就会产生多个.o文件，链接的时候，把所有.o文件加上就行。

  链接的作用：
 
把所有需要的源文件合并到一起；

链接代码中需要用到的库（比如printf，需要链接C库）。

　　审核编辑：汤梓红