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一、编译过程

在Linux下，通常我们用gcc来生成可执行文件，通常为gcc *.c，默认生成可执行文件a.out。其实编译（包括连接）的命令：gcc *.c可分解为如下四个步骤。

1. 预编译（Preprocessing）;
2. 编译（Compilation）；
3. 汇编（Assembly）；
4. 链接（Linking）；
   
   

1、预处理（Preprocessing）

我们先写一个简单的代码，先看看源代码与预处理后的区别：

leihaojie@Ubuntu-14:~/fi$ vim hello.c

  #include <stdio.h>
  int test(void);
  
  int main(int argc, char **argv)
  {
          printf("this program compiled on %s:%s\n", __DATE__, __TIME__);
  
          printf("hello word\n");
  
          test();
  
          return 0;
  }
  
  int test(void)
  {
          printf("entry into %s:%d:%s\n", __FILE__, __LINE__, __FUNCTION__);
  }

预处理过后

leihaojie@Ubuntu-14:~/fi$ gcc -E hello.c -o hello.i

预处理是读取c源程序，对其中的伪指令（以#开头的指令，也就是宏）和特殊符号进行“替代”处理;经过此处理，生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。

预处理包括以下几个过程：

• 将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义；
  
  在hello.c，我用了几个宏定义：

__DATE__;  //日期；
__FILE__;  //在哪个文件下；
 __LINE__; //在哪一行；
 __TIME__;  //具体时间
  __FUNCTION__;  //引用哪个语句，编译阶段再处理；

• 处理所有的条件预编译指令，例如：#if #ifdef #elif #else #endif等；
• 删除所有注释 “//”和”/* */”；
• 添加行号和文件标识，以便编译时产生调试用的行号及编译错误警告行号；
• 处理#include 预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令的位置；
• 保留所有的#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们；

2、编译（Compilation）

编译阶段就是检查语法是否错误，然后生成汇编代码。

下面的命令生成汇编文件：

leihaojie@Ubuntu-14:~/fi$ gcc -S hello.i -o hello.s

用cat查看 hello.s文件，得到如下汇编代码



在这里，我们使用PC的编译器gcc就会编译生成x86的汇编，而使用ARM的编译器则生成ARM的汇编文件。同一份C代码不作任何修改，使用不同的编译器编译就生成在不同机器上运行的程序，这就是C程序的可移植性。我们在PC上编写程序，在PC上用ARM的交叉编译器，生成在ARM平台上的可执行程序的过程叫做交叉编译。

3、汇编（Assembly）

汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。这个过程不需要考虑，因为这个过程由编译器翻译成自己的语言，从而得到目标文件。目标文件由段组成，通常目标文件有两个段，文本段和数据段。

以下是生成目标文件的代码：

leihaojie@Ubuntu-14:~/fi$ gcc -c hello.s -o hello.o

4、链接（Linking

）

汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行，例如，某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号（如变量或者函数调用等）；在程序中可能调用了某个库文件中的函数，等等。这些问题，都需要经链接程序的处理方能得以解决。根据开发人员指定的库函数的链接方式的不同，链接处理可分为两种：静态链接和动态链接。

使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小，并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存，因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。

程序进行静态链接并查看程序大小：



程序进行动态链接并查看程序大小：

二、gcc通用选项

GNU编译器套件（GNU Compiler Collection, GCC）包括C、C++、Objective-C、Fortran、Java、Ada和Go语言的前端，也包括了这些语言的库（如libstdc++、libgcj等等）。

通用选项：