C C程序編譯步驟 如何生成可執(zhí)行文件

1、C C 程序編譯步驟 如何生成可執(zhí)行文件C/C+程序編譯步驟如何生成可執(zhí)行文件2011年04月07日星期四17：28*篇一*電子計算機(jī)所使用的是由"0"和"1"組成的二進(jìn)制數(shù)，二進(jìn)制是計算機(jī)的語言的基礎(chǔ)。計算機(jī)發(fā)明之初，人們只能降貴紆尊，用計算機(jī)的語言去命令計算機(jī)干這干那，一句話，就是寫出一串串由"0"和"1"組成的指令序列交由計算機(jī)執(zhí)行，這種語言，就是機(jī)器語言。想象一下老前輩們在打孔機(jī)面前數(shù)著一個一個孔的情景，噓，小聲點(diǎn)，你的驚嚇可能使他們錯過了一個孔，結(jié)果可能是導(dǎo)致一艘飛船飛離軌道阿。為了減輕使用機(jī)器語言編程的

2、痛苦，人們進(jìn)行了一種有益的改進(jìn)：用一些簡潔的英文字母、符號串來替代一個特定的指令的二進(jìn)制串，比如，用"A DD"代表加法，"M OV"代表數(shù)據(jù)傳遞等等，這樣一來，人們很容易讀懂并理解程序在干什么，糾錯及維護(hù)都變得方便了，這種程序設(shè)計語言就稱為匯編語言，即第二代計算機(jī)語言。然而計算機(jī)是不認(rèn)識這些符號的，這就需要一個專門的程序，專門負(fù)責(zé)將這些符號翻譯成二進(jìn)制數(shù)的機(jī)器語言，這種翻譯程序被稱為匯編程序。因為匯編指令和機(jī)器語言之間有著一一對應(yīng)的關(guān)系，這可比英譯漢或漢譯英簡單多了。高級語言是偏向人，按照人的思維方式設(shè)計的，機(jī)器對這些可是莫名奇妙，不知所謂。魚與熊掌的

3、故事在計算機(jī)語言中發(fā)生了。于是必須要有一個橋梁來銜接兩者，造橋可不是一件簡單的事情。當(dāng)你越想方便，那橋就得越復(fù)雜。那高級語言是如何變成機(jī)器語言的呢，這個過程讓我慢慢道來。編譯：將源代碼轉(zhuǎn)換為機(jī)器可認(rèn)識代碼的過程。編譯程序讀取源程序(字符流)，對之進(jìn)行詞法和語法的分析，將高級語言指令轉(zhuǎn)換為功能等效的匯編代碼，再由匯編程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言，并且按照操作系統(tǒng)對可執(zhí)行文件格式的要求鏈接生成可執(zhí)行程序。C源程序-編譯預(yù)處理-編譯-優(yōu)化程序-匯編程序-鏈接程序-可執(zhí)行文件1.編譯預(yù)處理讀取c源程序，對其中的偽指令(以#開頭的指令)和特殊符號進(jìn)行處理。偽指令主要包括以下四個方面(1)宏定義指令，如#defin

4、e Name TokenString,#undef等。對于前一個偽指令，預(yù)編譯所要作得的是將程序中的所有Name用TokenString替換，但作為字符串常量的Name則不被替換。對于后者，則將取消對某個宏的定義，使以后該串的出現(xiàn)不再被替換。(2)條件編譯指令，如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif,等等。這些偽指令的引入使得程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序?qū)δ男┐a進(jìn)行處理。預(yù)編譯程序?qū)⒏鶕?jù)有關(guān)的文件，將那些不必要的代碼過濾掉。(3)頭文件包含指令，如#include"FileName"或者#include FileName等。在頭文

5、件中一般用偽指令#define定義了大量的宏(最常見的是字符常量)，同時包含有各種外部符號的聲明。采用頭文件的目的主要是為了使某些定義可以供多個不同的C源程序使用。因為在需要用到這些定義的C源程序中，只需加上一條#include語句即可，而不必再在此文件中將這些定義重復(fù)一遍。預(yù)編譯程序?qū)杨^文件中的定義統(tǒng)統(tǒng)都加入到它所產(chǎn)生的輸出文件中，以供編譯程序?qū)χM(jìn)行處理。包含到c源程序中的頭文件可以是系統(tǒng)提供的，這些頭文件一般被放在/usr/include目錄下。在程序中#include它們要使用尖括號()。另外開發(fā)人員也可以定義自己的頭文件，這些文件一般與c源程序放在同一目錄下，此時在#include

6、中要用雙引號("")。(4)特殊符號，預(yù)編譯程序可以識別一些特殊的符號。例如在源程序中出現(xiàn)的LINE標(biāo)識將被解釋為當(dāng)前行號(十進(jìn)制數(shù))，F(xiàn)ILE則被解釋為當(dāng)前被編譯的C源程序的名稱。預(yù)編譯程序?qū)τ谠谠闯绦蛑谐霈F(xiàn)的這些串將用合適的值進(jìn)行替換。預(yù)編譯程序所完成的基本上是對源程序的"替代"工作。經(jīng)過此種替代，生成一個沒有宏定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出文件。這個文件的含義同沒有經(jīng)過預(yù)處理的源文件是相同的，但內(nèi)容有所不同。下一步，此輸出文件將作為編譯程序的輸出而被翻譯成為機(jī)器指令。2.編譯階段經(jīng)過預(yù)編譯得到的輸出文件中，將只有常量。如數(shù)字、字符串、變

7、量的定義，以及C語言的關(guān)鍵字，如main,if,else,for,while,+,-,*,，等等。預(yù)編譯程序所要作得工作就是通過詞法分析和語法分析，在確認(rèn)所有的指令都符合語法規(guī)則之后，將其翻譯成等價的中間代碼表示或匯編代碼。3.優(yōu)化階段優(yōu)化處理是編譯系統(tǒng)中一項比較艱深的技術(shù)。它涉及到的問題不僅同編譯技術(shù)本身有關(guān)，而且同機(jī)器的硬件環(huán)境也有很大的關(guān)系。優(yōu)化一部分是對中間代碼的優(yōu)化。這種優(yōu)化不依賴于具體的計算機(jī)。另一種優(yōu)化則主要針對目標(biāo)代碼的生成而進(jìn)行的。上圖中，我們將優(yōu)化階段放在編譯程序的后面，這是一種比較籠統(tǒng)的表示。對于前一種優(yōu)化，主要的工作是刪除公共表達(dá)式、循環(huán)優(yōu)化(代碼外提、強(qiáng)度削弱、變換循

8、環(huán)控制條件、已知量的合并等)、復(fù)寫傳播，以及無用賦值的刪除，等等。后一種類型的優(yōu)化同機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，最主要的是考慮是如何充分利用機(jī)器的各個硬件寄存器存放的有關(guān)變量的值，以減少對于內(nèi)存的訪問次數(shù)。另外，如何根據(jù)機(jī)器硬件執(zhí)行指令的特點(diǎn)(如流水線、RISC、CISC、VLIW等)而對指令進(jìn)行一些調(diào)整使目標(biāo)代碼比較短，執(zhí)行的效率比較高，也是一個重要的研究課題。經(jīng)過優(yōu)化得到的匯編代碼必須經(jīng)過匯編程序的匯編轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器指令，方可能被機(jī)器執(zhí)行。4.匯編過程匯編過程實際上指把匯編語言代碼翻譯成目標(biāo)機(jī)器指令的過程。對于被翻譯系統(tǒng)處理的每一個C語言源程序，都將最終經(jīng)過這一處理而得到相應(yīng)的目標(biāo)文件。目標(biāo)

9、文件中所存放的也就是與源程序等效的目標(biāo)的機(jī)器語言代碼。目標(biāo)文件由段組成。通常一個目標(biāo)文件中至少有兩個段：代碼段該段中所包含的主要是程序的指令。該段一般是可讀和可執(zhí)行的，但一般卻不可寫。數(shù)據(jù)段主要存放程序中要用到的各種全局變量或靜態(tài)的數(shù)據(jù)。一般數(shù)據(jù)段都是可讀，可寫，可執(zhí)行的。UNIX環(huán)境下主要有三種類型的目標(biāo)文件：(1)可重定位文件其中包含有適合于其它目標(biāo)文件鏈接來創(chuàng)建一個可執(zhí)行的或者共享的目標(biāo)文件的代碼和數(shù)據(jù)。(2)共享的目標(biāo)文件這種文件存放了適合于在兩種上下文里鏈接的代碼和數(shù)據(jù)。第一種事鏈接程序可把它與其它可重定位文件及共享的目標(biāo)文件一起處理來創(chuàng)建另一個目標(biāo)文件；第二種是動態(tài)鏈接程序?qū)⑺c另

10、一個可執(zhí)行文件及其它的共享目標(biāo)文件結(jié)合到一起，創(chuàng)建一個進(jìn)程映象。(3)可執(zhí)行文件它包含了一個可以被操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個進(jìn)程來執(zhí)行之的文件。匯編程序生成的實際上是第一種類型的目標(biāo)文件。對于后兩種還需要其他的一些處理方能得到，這個就是鏈接程序的工作了。5.鏈接程序由匯編程序生成的目標(biāo)文件并不能立即就被執(zhí)行，其中可能還有許多沒有解決的問題。例如，某個源文件中的函數(shù)可能引用了另一個源文件中定義的某個符號(如變量或者函數(shù)調(diào)用等)；在程序中可能調(diào)用了某個庫文件中的函數(shù)，等等。所有的這些問題，都需要經(jīng)鏈接程序的處理方能得以解決。鏈接程序的主要工作就是將有關(guān)的目標(biāo)文件彼此相連接，也即將在一個文件中引用的符號同該符

11、號在另外一個文件中的定義連接起來，使得所有的這些目標(biāo)文件成為一個能夠被操作系統(tǒng)裝入執(zhí)行的統(tǒng)一整體。根據(jù)開發(fā)人員指定的同庫函數(shù)的鏈接方式的不同，鏈接處理可分為兩種：(1)靜態(tài)鏈接在這種鏈接方式下，函數(shù)的代碼將從其所在地靜態(tài)鏈接庫中被拷貝到最終的可執(zhí)行程序中。這樣該程序在被執(zhí)行時這些代碼將被裝入到該進(jìn)程的虛擬地址空間中。靜態(tài)鏈接庫實際上是一個目標(biāo)文件的集合，其中的每個文件含有庫中的一個或者一組相關(guān)函數(shù)的代碼。(2)動態(tài)鏈接在此種方式下，函數(shù)的代碼被放到稱作是動態(tài)鏈接庫或共享對象的某個目標(biāo)文件中。鏈接程序此時所作的只是在最終的可執(zhí)行程序中記錄下共享對象的名字以及其它少量的登記信息。在此可執(zhí)行文件被執(zhí)

12、行時，動態(tài)鏈接庫的全部內(nèi)容將被映射到運(yùn)行時相應(yīng)進(jìn)程的虛地址空間。動態(tài)鏈接程序?qū)⒏鶕?jù)可執(zhí)行程序中記錄的信息找到相應(yīng)的函數(shù)代碼。對于可執(zhí)行文件中的函數(shù)調(diào)用，可分別采用動態(tài)鏈接或靜態(tài)鏈接的方法。使用動態(tài)鏈接能夠使最終的可執(zhí)行文件比較短小，并且當(dāng)共享對象被多個進(jìn)程使用時能節(jié)約一些內(nèi)存，因為在內(nèi)存中只需要保存一份此共享對象的代碼。但并不是使用動態(tài)鏈接就一定比使用靜態(tài)鏈接要優(yōu)越。在某些情況下動態(tài)鏈接可能帶來一些性能上損害。經(jīng)過上述五個過程，C源程序就最終被轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行文件了上一節(jié)我們介紹了編程語言的種類，其中包括機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。本文來自：我愛研發(fā)網(wǎng)(52RD.com)-R&D大本營詳

13、細(xì)出處：篇二*C/C+程序編譯步驟詳解來源：ChinaUnix博客日期：2007.04.24 07：30(共有0條評論)C/C+程序編譯步驟詳解C/C+語言很多人都比較熟悉，這基本上是每位大學(xué)生必學(xué)的一門編程語言，通常還都是作為程序設(shè)計入門語言學(xué)的，并且課程大多安排在大一。剛上大學(xué)，孩子們還都很乖，學(xué)習(xí)也比較認(rèn)真，用心。所以，C/C+語言掌握地也都不錯，不用說編譯程序，就是寫個上幾百行的程序都不在話下，但是他們真的知道C/C+程序編譯的步驟么?我想很多人都不甚清楚，如果他接下來學(xué)過"編譯原理"，也許能說個大概。VC的"舒適"開發(fā)環(huán)境屏蔽了很多編譯的細(xì)節(jié)，

14、這無疑降低了初學(xué)者的入門門檻，但是也"剝奪"了他們"知其所以然"的權(quán)利，致使很多東西只能死記硬背，遇到相關(guān)問題就"丈二"。實際上，我也是在學(xué)習(xí)Linux環(huán)境下編程的過程中才逐漸弄清楚C/C+源代碼是如何一步步變成可執(zhí)行文件的?？傮w來說，C/C+源代碼要經(jīng)過：預(yù)處理、編譯、匯編和連接四步才能變成相應(yīng)平臺下的可執(zhí)行文件。大多數(shù)時候，程序員通過一個命令就能完成上述四個步驟。比如下面這段C的"Hello world！"代碼：File：hw.c#include stdio.h int main(int argc,char*a

15、rgv)printf("Hello World！n")；return 0；如果用gcc編譯，只需要一個命令就可以生成可執(zhí)行文件hw：xiaosuogentux hw$gcc-o hw hw.c xiaosuogentux hw$./hw Hello World！我們可以用-v參數(shù)來看看gcc到底在背后都做了些什么動作：Reading specs from/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/specs Configured with：/var/tmp/portage/sys-devel/gcc-3.4.6-r2/work/gcc-3.4.

16、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-inc

17、lude-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-languag

18、es=c,c+,f77-enable-shared-enable-threads=posix-enable-_cxa_atexit-enable-clocale=gnu Thread model：posix gcc 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.s ignori

19、ng nonexistent directory"/usr/local/include"ignoring 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/include End of se

20、arch list.GNU Cversion 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 Cversion 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

21、-Qy-o/tmp/ccq8uGED.o/tmp/ccYB6UwR.s GNU 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/

22、./././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

23、-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.s as-o/tmp/ccq8uGED.o/tmp/ccYB6UwR.s ld-o hw/tmp/ccq8uGED.o以上三個命令分別對應(yīng)于編譯步驟中的預(yù)處理+編譯、匯編和連接。預(yù)處理和編譯還是放在了一個命令(cc1)中進(jìn)行的，可以把它再次拆分為以下兩步

24、：cpp-o hw.i hw.c cc1 hw.i-o/tmp/ccYB6UwR.s一個精簡過的能編譯以上hw.c文件的Makefile如下：.PHONY：clean all：hw hw：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.ohw.o-lc/usr/lib/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/crtend.o/usr/lib/crtn.o hw.o：hw.s as-o h

25、w.o hw.s hw.s：hw.i/usr/libexec/gcc/i686-pc-linux-gnu/3.4.6/cc1-o hw.s hw.c hw.i：hw.c cpp-o hw.i hw.c clean：rm-rf hw.i hw.s hw.o當(dāng)然，上面Makefile中的一些路徑是我系統(tǒng)上的具體情況，你的可能與我的不同。接下來我們按照編譯順序看看編譯器每一步都做了什么。首先是預(yù)處理，預(yù)處理后的文件hw.i：#1"hw.c"#1""#1""._extension_ typedef _quad_t _off64_t；_exte

26、nsion_ typedef int _pid_t；_extension_ typedef structint _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：由于文件比較大，所以只留下了少部分

27、具有代表性的內(nèi)容?？梢钥匆婎A(yù)處理器把所有要包含(include)的文件(包括遞歸包含的文件)的內(nèi)容都添加到了原始的C源文件中，然后把其輸出到輸出文件，除此之外，它還展開了所有的宏定義，所以在預(yù)處理器的輸出文件中你將找不到任何宏。這也提供了一個查看宏展開結(jié)果的簡便方法。第二步"編譯"，就是把C/C+代碼"翻譯"成匯編代碼：.file"hw.c".section.rodata.LC0：.string"Hello World！n".text.globl main.type main,function main：pushl

28、%ebp movl%esp,%ebp subl,%esp andl$-16,%esp movlmessage,%eax addl,%eax addl,%eax shrl,%eax sall,%eax subl%eax,%esp subl,%esp pushl$.LC0 call printf addl,%esp movlmessage,%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)"這個匯編文件比預(yù)處理后的C/C+文件小了很多，去除了很多不必要的東西，比如說沒用到的類型聲明和函數(shù)聲明等。第三步"匯編"，將第二步輸出的匯編代碼翻譯成符合一定格式的機(jī)器代碼，在Linux上一般表現(xiàn)為ELF目標(biāo)文件。xiaosuogentux