C语言 编译过程

C语言的编译分为如下几个部分:预处理器、编译器、汇编器、链接器。

C语言的编译器组成

编译流程如下图所示:

C语言编译流程

预编译器

C语言预编译完成如下工作(文本处理工作):

  • 处理所有的注释,以空格代替
  • 将所有的#define删除,并且展开所有的宏定义
  • 处理条件编译指令:#if,#ifdef,#elif,#else,#endif
  • 处理#include,展开被包含的文件
  • 保留编译器需要使用的#pragma指令

只使用预处理指令:

gcc -E file.c -o file.i

预编译示例

deepinout.com.h

/*

    This is a header file.

*/


char* p = "deepinout.com";

int i = 0;

deepinout.com.c

#include "deepinout.com.h"

// Begin to define macro

#define GREETING "Hello deepinout.com!"

#define INC(x) x++

// End

int main()
{   
    p = GREETING;

    INC(i);

    return 0;
}

预编译后的中间文件deepinout.com.i

# 1 "deepinout.com.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 1 "<command-line>" 2
# 1 "deepinout.com.c"
# 1 "deepinout.com.h" 1
# 9 "deepinout.com.h"
char* p = "deepinout.com";

int i = 0;
# 2 "deepinout.com.c" 2
# 11 "deepinout.com.c"
int main()
{
    p = "Hello deepinout.com!";

    i++;

    return 0;
}

编译器

编译阶段主要对预处理后的文件进行词法分析、语法分析和语义分析(将源程序翻译为汇编代码)

  • 词法分析:分析关键字、标识符、立即数等是否合法
  • 语法分析:分析表达式是否遵循语法规则
  • 语义分析:在语法分析的基础上进一步分析表达式是否合法

分析结束后进行代码优化生成相应的汇编代码文件。

编译指令示例:

gcc -S file.i -o file.s

上面的示例,执行 gcc -S deepinout.i -o deepinout.s

打开 deepinout.s文件:

    .file   "deepinout.com.c"
    .globl  p
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "deepinout.com"
    .data
    .align 8
    .type   p, @object
    .size   p, 8
p:
    .quad   .LC0
    .globl  i
    .bss
    .align 4
    .type   i, @object
    .size   i, 4
i:
    .zero   4
    .section    .rodata
.LC1:
    .string "Hello deepinout.com!"
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    movq    $.LC1, p(%rip)
    movl    i(%rip), %eax
    addl    $1, %eax
    movl    %eax, i(%rip)
    movl    $0, %eax
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

汇编器

汇编器将汇编代码转变为机器可执行指令,每条汇编语句几乎都对应一条机器指令

汇编指令示例:

gcc -c file.s -o file.o

一个.c文件就会产生一个.o文件,.o文件无法直接执行,还需要连接过程才能产生真正的可执行文件。

总结

编译过程分为预处理、编译、汇编三个阶段

  • 预处理:处理注释、宏以及已经以#开头的符号
  • 编译:进行词法分析、语法分析、语义分析
  • 汇编:将汇编代码翻译成机器指令的目标文件

C语言编译过程

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