GCC编译四步标准

来源：互联网发布：java保留小数点后三位编辑：程序博客网时间：2024/04/30 13:59

标准

ANSI C：这一标准是 ANSI（美国国家标准局）于 1989 年制定的 C 语言标准。后来被 ISO（国际标准化组织）接受为标准，因此也称为 ISO C。

ANSI C 的目标是为各种操作系统上的 C 程序提供可移植性保证，而不仅仅限于 UNIX。该标准不仅定义了 C 编程语言的语发和语义，而且还定义了一个标准库。这个库可以根据头文件划分为 15 个部分，其中包括：字符类型 (<ctype.h>)、错误码 (<errno.h>)、浮点常数 (<float.h>)、数学常数 (<math.h>)、标准定义 (<stddef.h>)、标准 I/O (<stdio.h>)、工具函数 (<stdlib.h>)、字符串操作 (<string.h>)、时间和日期 (<time.h>)、可变参数表 (<stdarg.h>)、信号 (<signal.h>)、非局部跳转 (<setjmp.h>)、本地信息 (<local.h>)、程序断言 (<assert.h>) 等等。

POSIX：该标准最初由 IEEE 开发的标准族，部分已经被 ISO 接受为国际标准。该标准的具体内容见 1.1.3。POSIX.1 和 POSIX.2 分别定义了 POSIX 兼容操作系统的 C 语言系统接口以及 shell 和工具标准。这两个标准是通常提到的标准。

SVID：System V 的接口描述。System V 接口描述（SVID）是描述 AT&&;T Unix System V 操作系统的文档，是对 POSIX 标准的扩展超集。

XPG：X/Open 可移植性指南。X/Open 可移植性指南（由 X/Open Company, Ltd.出版），是比 POSIX 更为一般的标准。X/Open 拥有 Unix 的版权，而 XPG 则指定成为 Unix 操作系统必须满足的要求。

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GCC是GNU CC的简称，它是符合上述ANSI C标准的编译系统，能够编译C、C++、Object C等语言编写的程序。GCC还是一个交叉平台编译器，能够在当前CPU平台为多种不同架构的硬件平台开发软件，因此适合嵌入式领域的开发编译。

GCC所支持的后缀名的解释

.c C原始程序

.C/.cc/.cxx C++原始程序

.m Object C原始程序

.i 已经过预处理的C原始程序

.ii 已经过预处理的C++原始程序

.s/.S 汇编语言原始程序

.h 预处理文件（头文件）

.o 目标文件

.a/.so 编译后的库文件

三、详解GCC编译流程

使用vi编写源文件hello.c。

#include <stdio.h>

int main()

{

int i;

for(i=1;i<9;i++)

printf("Hello World %d times!\n",i);

return 0;

}

1、预处理阶段

该阶段的作用是把预处理文件，也就是头文件编译进来。在此例中，就是要把stdio.h编译进来。可使用－E选项查看，作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程。

[armlinux@lqm program]$ gcc -E hello.c -o hello.i

[armlinux@lqm program]$ cat hello.i | less

# 1 "hello.c"

# 1 "<built-in>"

# 1 "<command line>"

# 1 "hello.c"

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

# 28 "/usr/include/stdio.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

# 29 "/usr/include/stdio.h" 2 3

...

extern void funlockfile (FILE *__stream) ;

# 679 "/usr/include/stdio.h" 3

# 2 "hello.c" 2

int main()

{

int i;

for(i=1;i<9;i++)

printf("Hello World %d times!\n",i);

return 0;

}

由此可见，stdio.h的内容已经插入到hello.c中，即GCC完成了预处理过程。

2、编译阶段

GCC的工作是首先检查代码的规范性、是否有语法错误，以确定代码实际要做的工作。检查无误后，将之翻译为汇编语言。可用－S来查看，即只编译而不进入汇编阶段。

[armlinux@lqm program]$ gcc -S hello.i -o hello.s

[armlinux@lqm program]$ cat hello.s

.file "hello.c"

.section .rodata

.LC0:

.string "Hello World %d times!\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

movl $1, -4(%ebp)

.L2:

cmpl $8, -4(%ebp)

jle .L5

jmp .L3

.L5:

subl $8, %esp

pushl -4(%ebp)

pushl $.LC0

call printf

addl $16, %esp

leal -4(%ebp), %eax

incl (%eax)

jmp .L2

.L3:

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

GCC把编译生成的.s文件转换为目标文件.o。这时使用－c选项就可以看到汇编代码已经转换成.o的目标代码了。

[armlinux@lqm program]$ gcc -c hello.s -o hello.o

4、链接阶段

成功编译之后，就进入了链接阶段。这里首先要明白“库”的概念。这个程序中没有“printf”的函数实现，且在预处理阶段包含进来的“stdio.h”中只有该函数的声明，而没有定义函数的实现。如何实现“printf”？答案是：系统把这些函数的实现都做到名位libc.so.6的库文件里了，没有特别指定时，GCC会到默认的搜索路径“/usr/lib”下进行查找。也就是链接到libc.so.6库函数中去来实现函数“printf”，这就是链接的作用。

在RedHat 9下的函数库如下：

/lib:系统必备共享库

/usr/lib：标准共享库和静态库

/usr/X11R6/lib:X11R6的函数库

/usr/local/lib：本地函数库

头文件：

/usr/include:系统头文件

/usr/local/include：本地头文件

在/etc/ld.so.conf中包含着共享库的搜索位置。我的libc.so.6在/lib下面，它是一个link，指向libc－2.3.2.so。这是因为我用的C库－－glibc版本是2.3.2。

函数库一般可分为静态库和动态库两种。静态库是指链接时把库文件的代码全部加到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但是在运行时就不再需要库文件了。其后缀名一般为“.a”。动态库在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”。GCC在编译时默认使用动态库。

[armlinux@lqm program]$ gcc hello.o -o hello1

[armlinux@lqm program]$ ls -l hello1

-rwxrwxr-x 1 armlinux armlinux 11582 8月 28 17:42 hello1

[armlinux@lqm program]$ file hello1

hello1: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.2.5, dynamically linked (uses shared libs), not sd

[armlinux@lqm program]$ gcc -static hello.o -o hello2

[armlinux@lqm program]$ ls -l hello2

-rwxrwxr-x 1 armlinux armlinux 423442 8月 28 17:43 hello2

[armlinux@lqm program]$ file hello2

hello2: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.2.5, statically linked, not stripped

[armlinux@lqm program]$ ./hello1

Hello World 1 times!

Hello World 2 times!

Hello World 3 times!

Hello World 4 times!

Hello World 5 times!

Hello World 6 times!

Hello World 7 times!

Hello World 8 times!

[armlinux@lqm program]$ ./hello2