C/C++程序编译运行过程

Posted 2021-04-03 C语言编程开发

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C/C++程序编译运行过程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

简单来说，整个过程分为四个阶段：预处理（Pre-Processing）、编译（Compilation）、汇编（Assembling）、链接（Linking）。

注意：其中源程序、修改了的源程序和汇编程序都是文本文件，而可重定位目标程序和可执行目标程序都是二进制文件。

似乎到这里就该结束了，因为整个过程已经讲完了?。当然如果只是这样介绍的话本文就没有存在的价值了，我们还得再深入一点分别讲解这四个阶段?。

预处理

首先我们准备一个简单的Hello World程序，命名为main.c。

#include<stdio.h>

#defineinfo "Hello, world "intmain(){// A simple program.printf(info);return0;}

预处理阶段做的事情就是预处理器（cpp）根据以字符#开头的代码修改原始的C程序。

比如#include <stdio.h>，将头文件stdio.h中的内容加到程序文本中

比如#define info "Hello, world "，会将宏定义的info替换成字符串“Hello, world ”（当然我这里只是为了举例，一般我们不这么写）

此外，会将注释比如// A simple program.删除

预处理是直接对源文件进行处理（不关注语法规则），然后得到另一个C程序，通常以.i作为文件扩展名。

我们可以在Linux系统（我这里用的是Ubuntu）下直接使用gcc -E main.c -o main.i命令得到预处理后的C程序main.i。我截取了一部分（总共有800+行），可以很明显的看到：引入了头文件，info被替换了，注释没了，还添加了一些特殊的标记，告诉编译器每行的来源，以便它可以使用它们来产生合理的错误消息。

#1"main.c"#1"<built-in>"#1"<command-line>"#31"<command-line>"#1"/usr/include/stdc-predef.h"134............externvoidfunlockfile(FILE*__stream)__attribute__((__nothrow__,__leaf__));#868"/usr/include/stdio.h"34#2"main.c"2#3"main.c"intmain(){printf("Hello, world ");return0;}

编译

编译阶段做的事情就是编译器（cc1）将C程序main.i翻译成汇编语言程序main.s。

检查C程序的语法错误

将文件翻译成中间代码，即汇编语言

可选地优化翻译后的中间代码，获得更好的性能

我们可以使用gcc -S main.i -o main.s得到翻译后的汇编程序main.s，截取部分如下。

.file"main.c".text.LC0:.string"Hello, world".text.globl mainmain:.LFB0:.cfi_startproc pushq%rbp movq%rsp,%rbp.......LFE0:.size main,.-main.ident"GCC: (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0".section.note.GNU-stack,"",@progbits

其中的语句比如pushq %rbp描述了一条低级机器语言指令。汇编语言是有用的，它为不同高级语言的不同汇编器提供了通用的输出语言，C汇编器和Fortran汇编器产生的输出文件都是一样的汇编语言。

汇编

汇编阶段做的事情就是汇编器（as）将main.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在目标文件main.o（Windows下为xx.obj而Linux下为xx.o）中。main.o是一个二进制文件，如果我们使用文本编辑器打开main.o，会看到一堆乱码。

我们可以使用gcc -c main.s -o main.o得到可重定位目标程序main.o，如下所示。

LF>?@@UH䈍=距ello,worldGCC:(Ubuntu7.3.0-27ubuntu1~18.04)7.3.0zRx#main.cmain_GLOBAL_OFFSET_TABLE_puts?ÿÿ C ??ÿÿ.symtab.strtab.shstrtab.rela.text.data.bss.rodata.comment.note.GNU-stack.rela.eh_frame @0&90d+BWR@@

不出所料的一堆乱码?。