编译的过程

这篇博客主要讲解编译的过程被隐藏的步骤，只讲解主要的内容，想要更详细的了解，还需要去看关于链接，装载的书籍才行。

我们回顾下平时在控制台用gcc编译源代码时的情景。假如有一份非常简单的C源代码，叫helloworld.c
如下:

int main{   int a = 1;}

使用gcc来编译，使用如下命令：

gcc helloworld.c -o hello

然后就在linux平台下生成了一个可执行文件hello。这么这中间，编译器到底做了哪些步骤呢？大致可以分为4个步骤：预处理，编译，汇编，链接。

预处理

预处理相信大家都知道，我们定义的宏，#include指令等等，都在预处理阶段被处理。具体规则是：

将所有的#define删除，并展开所有的宏定义
处理所有条件预编译指令：比如 #if，#ifdef，#elif，#else，#endif
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
删除所有注释
添加行号和文件号
保留#pragma编译器指令

我们现在来举例子说明上面的规则到底是什么意思。我们现在已经有了一个C文件叫helloworld.c就是前面提到的，现在我们引用另外一个叫fun.c的文件，这个文件也很简单，如下:

int myfun(){    return 1;}

注意到，我是故意空了一部分空白才写函数的，myfun在fun.c的第5行被声明。然后我们在helloworld.c里添加#include “fun.c”

#include "fun.c"int main(){    int a = 1;}

好的，现在我们使用gcc -E helloworld.c -o helloworld.i命令，之后我们得到了一个heeloworld.i文件，打开这个文件可以看到:

# 1 "helloworld.c"# 1 "<built-in>"# 1 "<command-line>"# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4# 1 "<command-line>" 2# 1 "helloworld.c"# 1 "fun.c" 1int myfun(){    return 1;}# 9 "helloworld.c" 2int main(){    int a = 1;}

简单的分析下这个文件，# 1 “fun.c”1 这一行和# 1 “helloworld.c”这一行中间有7个空行，正好是helloworld.c文件里#include “fun.c”这句话正好是在第8行写的。而# 1 “fun.c” 1和int myfun()这行中间有4个空行，而 int myfun()也是正好定义在fun.c的第5行。另外，你也可以试试#include

编译

好了，预处理结束了，我们得到了helloworld.i文件，之后的步骤是什么呢？之后开始编译了，我们把预处理完的文件进行词法分析，语法分析，语义分析以及优化后生成了相应的汇编代码文件，我们来看一看这个过程。
使用gcc -S helloworld.c -o helloworld.s
我们查看一下helloworld.s文件

    .file   "helloworld.c"    .text    .globl  myfun    .type   myfun, @functionmyfun:.LFB0:    .cfi_startproc    pushq   %rbp    .cfi_def_cfa_offset 16    .cfi_offset 6, -16    movq    %rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register 6    movl    $1, %eax    popq    %rbp    .cfi_def_cfa 7, 8    ret    .cfi_endproc.LFE0:    .size   myfun, .-myfun    .globl  main    .type   main, @functionmain:.LFB1:    .cfi_startproc    pushq   %rbp    .cfi_def_cfa_offset 16    .cfi_offset 6, -16    movq    %rsp, %rbp    .cfi_def_cfa_register 6    movl    $1, -4(%rbp)    movl    $0, %eax    popq    %rbp    .cfi_def_cfa 7, 8    ret    .cfi_endproc.LFE1:    .size   main, .-main    .ident  "GCC: (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 5.4.0 20160609"    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

汇编

我们现在有了汇编代码，使用汇编器，可以将汇编代码转换成机器可以执行的指令，每一个汇编语句几乎都会对应一条机器指令。我们现在就来实现这一过程，值得一提的是，.s的汇编文件是文本文件，而.o的目标文件是二进制文件。

我们使用gcc -c helloworld.s -o hello1.o命令来进行汇编，就能得到helloworld.o这个目标文件了，后面的博客我还会写如何查看这个目标文件，这个目标文件里都有什么，所以现在就暂时了解这么多把。hello1是我随便起的名字，没什么特别的含义，名字可以自己随便取的。

链接

有了目标文件，比如说a.o, b.o，我们可以将它们链接成一个可以运行的程序，目前a.o和b.o还不能运行，因为a.o里引用的别的函数啊，变量之类的地址还没有被确定(一般没确定的时候就先写为0)。用连接器ld来连接。链接以后也会继续开博客讲，所以目前也就写到这里。大概就知道四个步骤，以及这四个步骤都干了什么就行了。