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C语言 图文并茂详解程序编译过程

 更新时间：2022年04月19日 14:27:26   作者：清风自在 流水潺潺  
C语言是一种编译型语言，需要把源文件进行编译之后才能运行，它的编译过程是：预处理：展开头文件、宏替换，去掉注释，条件编译；编译：检查语法，生成汇编；汇编：把生成的汇编文件汇编成机器码；链接：链接到一起生成可执行程序

一、初识编译器

编译器是一个广义的概念，真正的编译器由下面几个模块组成，真正的编译器是进行语法分析和语义分析的。

二、程序被编译的过程

如下，file.i 是中间代码，file.s 是一个汇编文件，file.o 是二进制文件。

预编译

  • 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

预处理指令示例：gcc -E file.c -o file.i

编译

对预处理文件进行词法分析，语法分析和语义分析

  • 词法分析：分析关键字，标示符，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

汇编

  • 汇编器将汇编代码转变为机器的可以执行指令
  • 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

下面看一个源代码单步编译的示例：

demo.h

/*
    This is a header file.
*/
char* p = "Autumn";
 
int i = 0;

demo.c

#include "demo.h"
 
// Begin to define macro
 
#define GREETING "Hello world!"
 
#define INC(x) x++
 
// End
 
int main()
{   
    p = GREETING;
 
    INC(i);
 
    return 0;
 
}

输入 gcc -E demo.c -o demo.i，如下：

然后就生成了 demo.i 文件，如下：

# 1 "demo.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "demo.c"
# 1 "demo.h" 1
# 9 "demo.h"
char* p = "Autumn";
 
int i = 0;
# 2 "demo.c" 2
# 11 "demo.c"
int main()
{
    p = "Hello world!";
 
    i++;
 
    return 0;
}

可以看到注释都没有了， demo.h 文件的全局变量被复制过来，宏也被替换掉了，#开头的信息是给后续编译器使用的。

输入gcc -S demo.i -o demo.s，如下：

然后就生成了 demo.o 文件，如下：

	.file	"demo.c"
.globl p
	.section	.rodata
.LC0:
	.string	"Autumn"
	.data
	.align 4
	.type	p, @object
	.size	p, 4
p:
	.long	.LC0
.globl i
	.bss
	.align 4
	.type	i, @object
	.size	i, 4
i:
	.zero	4
	.section	.rodata
.LC1:
	.string	"Hello world!"
	.text
.globl main
	.type	main, @function
main:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	movl	$.LC1, p
	movl	i, %eax
	addl	$1, %eax
	movl	%eax, i
	movl	$0, %eax
	popl	%ebp
	ret
	.size	main, .-main
	.ident	"GCC: (Ubuntu/Linaro 4.4.4-14ubuntu5.1) 4.4.5"
	.section	.note.GNU-stack,"",@progbits

最后输入gcc -c demo.s -o demo.o，如下：

这样就生成了一个 .o 文件

最后链接器出场了，输入 gcc demo.o，如下：

这样就生成一个 a.out 文件：

这样就能运行了

三、小结

编译过程分为预处理，编译，汇编和链接四个阶段

  • 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，语法分析和语义分析等
  • 汇编：将汇编代码翻译为机器指令的目标文件
  • 链接：链接到一起生成可执行程序

到此这篇关于C语言 图文并茂详解程序编译过程的文章就介绍到这了,更多相关C语言 编译过程内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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