C程序编译步骤详解.doc

C/C+程序编译步骤详解新一篇:MakefileC/C+语言很多人都比较熟悉，这基本上是每位大学生必学的一门编程语言，通常还都是作为程序设计入门语言学的，并且课程大多安排在大一。刚上大学，孩子们还都很乖，学习也比较认真，用心。所以，C/C+语言掌握地也都不错，不用说编译程序，就是写个上几百行的程序都不在话下，但是他们真的知道C/C +程序编译的步骤么？我想很多人都不甚清楚，如果他接下来学过“编译原理”，也许能说个大概。VC的“舒适”开发环境屏蔽了很多编译的细节，这无疑降低了初学者的入门门槛，但是也“剥夺”了他们“知其所以然”的权利，致使很多东西只能死记硬背，遇到相关问题就“丈二”。实际上，我也是在学习Linux环境下编程的过程中才逐渐弄清楚C/C+源代码是如何一步步变成可执行文件的。总体来说，C/C+源代码要经过：预处理、编译、汇编和连接四步才能变成相应平台下的可执行文件。大多数时候，程序员通过一个命令就能完成上述四个步骤。比如下面这段C的“Hello world！”代码:File: hw.c#include int main(int argc, char *argv) printf(Hello World!n); return 0;如果用gcc编译，只需要一个命令就可以生成可执行文件hw:xiaosuogentux hw $ gcc -o hw hw.cxiaosuogentux hw $ ./hw Hello World!我们可以用-v参数来看看gcc到底在背后都做了些什么动作:Reading specs from /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/specsConfigured with: /var/tmp/portage/sys-devel/gcc-3.4.6-r2/work/gcc-3.4.6/configure -prefix=/usr -bindir=/usr/i686-pc-linux-gnu/gcc-bin/3.4.6 -includedir=/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/include -datadir=/usr/share/gcc-data/i686-pc-linux-gnu/3.4.6 -mandir=/usr/share/gcc-data/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/man -infodir=/usr/share/gcc-data/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/info -with-gxx-include-dir=/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/include/g+-v3 -host=i686-pc-linux-gnu -build=i686-pc-linux-gnu -disable-altivec -enable-nls -without-included-gettext -with-system-zlib -disable-checking -disable-werror -enable-secureplt -disable-libunwind-exceptions -disable-multilib -disable-libgcj -enable-languages=c,c+,f77 -enable-shared -enable-threads=posix -enable-_cxa_atexit -enable-clocale=gnuThread model: posixgcc version 3.4.6 (Gentoo 3.4.6-r2, ssp-3.4.6-1.0, pie-8.7.10)/usr/libexec/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/cc1 -quiet -v hw.c -quiet -dumpbase hw.c -mtune=pentiumpro -auxbase hw -version -o /tmp/ccYB6UwR.signoring nonexistent directory /usr/local/includeignoring nonexistent directory /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/././././i686-pc-linux-gnu/include#include . search starts here:#include search starts here:/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/include/usr/includeEnd of search list.GNU C version 3.4.6 (Gentoo 3.4.6-r2, ssp-3.4.6-1.0, pie-8.7.10) (i686-pc-linux-gnu) compiled by GNU C version 3.4.6 (Gentoo 3.4.6-r2, ssp-3.4.6-1.0, pie-8.7.9).GGC heuristics: -param ggc-min-expand=81 -param ggc-min-heapsize=97004/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/././././i686-pc-linux-gnu/bin/as -V -Qy -o /tmp/ccq8uGED.o /tmp/ccYB6UwR.sGNU assembler version 2.17 (i686-pc-linux-gnu) using BFD version 2.17/usr/libexec/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/collect2 -eh-frame-hdr -m elf_i386 -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o hw /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/./././crt1.o /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/./././crti.o /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtbegin.o -L/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6 -L/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6 -L/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/././././i686-pc-linux-gnu/lib -L/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/././. /tmp/ccq8uGED.o -lgcc -as-needed -lgcc_s -no-as-needed -lc -lgcc -as-needed -lgcc_s -no-as-needed /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtend.o /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/./././crtn.o稍微整理一下，去掉一些冗余信息后，如下:cc1 hw.c -o /tmp/ccYB6UwR.sas -o /tmp/ccq8uGED.o /tmp/ccYB6UwR.sld -o hw /tmp/ccq8uGED.o以上三个命令分别对应于编译步骤中的预处理+编译、汇编和连接。预处理和编译还是放在了一个命令（cc1）中进行的，可以把它再次拆分为以下两步:cpp -o hw.i hw.ccc1 hw.i -o /tmp/ccYB6UwR.s一个精简过的能编译以上hw.c文件的Makefile如下:.PHONY: cleanall: hwhw: hw.o ld -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 -o hw /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtbegin.o hw.o -lc /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtend.o /usr/lib/crtn.ohw.o: hw.s as -o hw.o hw.shw.s: hw.i /usr/libexec/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/cc1 -o hw.s hw.chw.i: hw.c cpp -o hw.i hw.cclean: rm -rf hw.i hw.s hw.o当然，上面Makefile中的一些路径是我系统上的具体情况，你的可能与我的不同。接下来我们按照编译顺序看看编译器每一步都做了什么。首先是预处理，预处理后的文件hw.i:# 1 hw.c# 1 # 1 ._extension_ typedef _quad_t _off64_t;_extension_ typedef int _pid_t;_extension_ typedef struct int _val2; _fsid_t;.extern int remove (_const char *_filename) _attribute_ (_nothrow_);extern int rename (_const char *_old, _const char *_new) _attribute_ (_nothrow_);.int main(int argc, char *argv)printf(Hello World!n);return 0;注：由于文件比较大，所以只留下了少部分具有代表性的内容。可以看见预处理器把所有要包含（include）的文件（包括递归包含的文件）的内容都添加到了原始的C源文件中，然后把其输出到输出文件，除此之外，它还展开了所有的宏定义，所以在预处理器的输出文件中你将找不到任何宏。这也提供了一个查看宏展开结果的简便方法。第二步“编译”，就是把C/C+代码“翻译”成汇编代码：.file hw.c .section .rodata.LC0: .string Hello World!n .text.globl main .type main, functionmain: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax addl $15, %eax addl $15, %eax shrl $4, %eax sall $4, %eax subl %eax, %esp subl $12, %esp pushl $.LC0 call printf addl $16, %esp movl $0, %eax leave ret .size main, .-main .section .note.GNU-stack,progbits .ident GCC: (GNU) 3.4.6 (Gentoo 3.4.6-r2, ssp-3.4.6-1.0, pie-8.7.10)这个汇编文件比预处理后的C/C+文件小了很多，去除了很多不必要的东西，比如说没用到的类型声明和函数声明等。第三步“汇编”，将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，在Linux上一般表现为ELF目标文件。xiaosuogentux hw $ file hw.ohw.o: ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped最后一步“连接”，将上步生成的目标文件和系统库的目标文件和库文件连接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。为什么还要连接系统库中的某些目标文件（crt1.o, crti.o等）呢？这些目标文件都是用来初始化或者回收C运行时环境的，比如说堆内存分配上下文环境的初始化等，实际上crt也正是C RunTime的缩写。这也暗示了另外一点：程序并不是从main函数开始执行的，而是从crt中的某个入口开始的，在Linux上此入口是 _start。以上Makefile生成的是动态连接的可执行文件，如果要生成静态连接的可执行文件需要将Makefile中的相应段修改：hw: hw.o ld -m elf_i386 -static -o hw /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6 -L/usr/i686-pc-linux-gnu/lib -L/usr/lib/ hw.o -start-group -lgcc -lgcc_eh -lc -end-group