linux下的程序环境和预处理(gcc演示)

news2025/7/19 11:43:32

1. 程序的翻译环境和执行环境

在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境。

第1种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令。
第2种是执行环境，它用于实际执行代码。

2. 详解编译+链接

2.1 翻译环境

        组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）。
        每个目标文件由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。
        链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程序员个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。

2.2 编译本身也分为几个阶段：

        1. 预处理（1.头文件展开2.去注释3.进行宏替换4.条件编译)
        2. 编译（生成汇编)
        3. 汇编（生成机器可识别代码）
        4. 连接（生成可执行文件或库文件)

gcc如何完成
格式 gcc [选项] 要编译的文件 [选项] [目标文件]

预处理(进行宏替换)
        预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。
        预处理指令是以#号开头的代码行。
        实例: gcc –E hello.c –o hello.i
        选项“-E”,该选项的作用是让 gcc 在预处理结束后停止编译过程。
        选项“-o”是指目标文件,“.i”文件为已经过预处理的C原始程序。

这是我们使用vim写的一段小代码

我们通过程序控制，使其在预处理完之后就停下

预处理之后的代码总共有八百多行，而上面我们写的代码才短短几行，那么多余的代码是从哪里来的呢？

1.头文件展开

这一段代码是我们mybin中的一段代码，是关于printf的

通过一下指令找到库中的stdio.h

通过对比这两个代码我们发现两个竟然相同，说明头文件在预处理之后进行了展开

通过我们生成的mybin文件还可以看出来注释没有了，宏也进行了替换。

我们再写一段小代码，通过定义不同的宏来说明确实存在条件编译

通过不同的宏，函数执行的结果确实不同。说明确实存在条件编译这回事。

这时我们在修改程序，将两个定义的宏给注释掉

这时通过这一行指令，将程序在预处理完后停下来，-DVERSION1 是相当于对程序添加一个宏（#define VERSION1 1）

那么这个宏到底添加了吗？我们看自己生成的mybin

确实添加上了，并且也可以说明条件编译也是在预处理阶段完成的。

编译（生成汇编）
        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。
        实例: gcc –S hello.i –o hello.s

汇编（生成机器可识别代码）
        汇编阶段是把编译阶段生成的“.s”文件转成目标文件
        读者在此可使用选项“-c”就可看到汇编代码已转化为“.o”的二进制目标代码了
        实例: gcc –c hello.s –o hello.o

一堆二进制语言。

连接（生成可执行文件或库文件）
在成功编译之后,就进入了链接阶段。
实例: gcc hello.o –o hello

在这里涉及到一个重要的概念:函数库

        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。完成了链接之后,gcc 就可以生成可执行文件,如下所示。 gcchello.o –o hello
        gcc默认生成的二进制程序，是动态链接的，这点可以通过 file 命令验证。

gcc选项

        -E(大写) 只激活预处理,这个不生成文件,你需要把它重定向到一个输出文件里面
        -S(大写) 编译到汇编语言不进行汇编和链接
        -c (小写) 编译到目标代码