程序编译与连接

学习笔记，转自http://tieba.baidu.com/p/1783319407

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平时做软件开发，大部分人很少关注编译和连接过程，因为所使用的集成开发环境（IDE）帮助我们做了这些事情。尤其是Linux 环境下的程序员如果不理解这些概念并使用 GNU make 来构建和管理自己的工程，应该不能算是一个合格的专业程序员，至少不能称得上是Linux程序员。
　　IDE提供的默认配置、编译和链接参数对于大部分软件开始来说已经足够了。但其强大的功能往往会迷惑我们，很多运行机制被掩盖。当程序出现的莫名其妙 的错误、遇到性能瓶颈时，就会茫然，束手无策。因为我们只能看到问题的现象，却很难看清本质，这些问题的本质就是软件运行背后的机制，以及支持软件运行的 平台和工具。

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下面以C语言经典入门程序“Hello World!”为例。
　　#include?
　　{
　　　　printf(“Hello World!\n”);
　　　　return 0;
　　}
　　我们以使用GCC来编译为例说明，此时只需要使用最简单的命令（假设源文件名为helloworld.c）：
　　$ gcc helloworld.c

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事实上，上述过程分为4个步骤，分别为预处理（Preprocessing ）、编译（Compilation）、汇编（Assembly）、链接（Linking）。gcc在后台实际上也经历了这几个过程，我们可以通过-v参数 查看它的编译细节，如果想看某个具体的编译过程，则可以分别使用参数-E、-S、-c和-O，对应的后台工具则分别为cpp、cc1、as、ld。

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1、预处理
　　预编译过程主要处理那些源文件中以“#”开始的预编译指令，以及删除所有的注释“//”和“/* */”。预编译过程相当于以下命令（-E表示只进行预编译）：
　　$ gcc -E helloworld.c -o helloworld.i
　　或者
　　$ cpp helloworld.c > helloworld.i

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2、编译?
　　编译工程就是把预处理完的文件进行一系列语法分析、句法分析、语义分析及优化后生成相应的汇编代码文件，这个过程往往是整个程序构建的核心部分，也是最复杂的部分之一，现在只做介绍，不再进一步分析了。编译过程相当于以下命令：
　　$ gcc -S helloworld.i -o helloworld.s
　　现在版本的GCC把预编译和编译合为一步，使用cc1程序完成这一过程。我们可以直接调用ccl来完成编译。
　　$ ccl -S helloworld.c
　　对于C语言预编译和编译程序时cc1；对于C++是cc1plus；Objective-C是cclobj；java是jc1。所以gcc命令只是这些后台程序的包装，它会根据不同的参数要求去调用不同的后台程序。
　　gcc提供了一个优化选项-O，以便根据不同的运行平台和用户要求产生经过优化的汇编代码。例如，
　　$ gcc helloworld.c -o helloworld　　#默认优化级别（-O2）
　　$ gcc -O helloworld.c -o helloworld #进行基本优化

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3、汇编?
　　汇编器将汇编代码转变成机器可以执行的指令，每一句汇编语句几乎都对已一条机器指令。所以汇编器的汇编过程相对于编译器来说比较简单，它没有复杂的语法、语义，也不需要指令优化，只要意义翻译即可，所以称为“汇编”。此过程可以使用汇编器as来完成：
　　$ as helloworld.s -o helloworld.o
　　或者
　　$ gcc -c helloworld.s -o helloworld.o
　　或者使用gcc命令从C源文件开始，经过预编译、编译、汇编后，直接输出目标文件：
　　$ gcc -c helloworld.c -o helloworld.o
　　gcc和as默认产生的目标代码都是ELF格式的，不再是普通的文本格式，无法直接通过文本编辑器浏览，需要一些专门的工具。

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