C語言圖文并茂詳解程序編譯過程

更新時間：2022年04月19日 14:27:26 作者：清風(fēng)自在流水潺潺

C語言是一種編譯型語言，需要把源文件進行編譯之后才能運行，它的編譯過程是：預(yù)處理：展開頭文件、宏替換，去掉注釋，條件編譯；編譯：檢查語法，生成匯編；匯編：把生成的匯編文件匯編成機器碼；鏈接：鏈接到一起生成可執(zhí)行程序

一、初識編譯器

編譯器是一個廣義的概念，真正的編譯器由下面幾個模塊組成，真正的編譯器是進行語法分析和語義分析的。

二、程序被編譯的過程

如下，file.i 是中間代碼，file.s 是一個匯編文件，file.o 是二進制文件。

預(yù)編譯

處理所有的注釋，以空格代替
將所有的 #define 刪除，并且展開所有的宏定義
處理條件編譯指令 #if, #ifdef, #elif,#else,#endif
處理 #include，展開被包含的文件
保留編譯器需要使用的 #pragma 指令

預(yù)處理指令示例：gcc -E file.c -o file.i

編譯

對預(yù)處理文件進行詞法分析，語法分析和語義分析

詞法分析：分析關(guān)鍵字，標(biāo)示符，立即數(shù)等是否合法
語法分析：分析表達式是否遵循語法規(guī)則
語義分析：在語法分析的基礎(chǔ)上進一步分析表達式是否合法

分析結(jié)束后進行代碼優(yōu)化生成相應(yīng)的匯編代碼文件

編譯指令示例：gcc -S file.i -o file.s

匯編

匯編器將匯編代碼轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器的可以執(zhí)行指令
每條匯編語句幾乎都對應(yīng)一條機器指令

匯編指令示例：gcc -c file.s -o file.o

下面看一個源代碼單步編譯的示例：

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;
 
}

輸入 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;
}

可以看到注釋都沒有了， demo.h 文件的全局變量被復(fù)制過來，宏也被替換掉了，#開頭的信息是給后續(xù)編譯器使用的。

輸入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

最后輸入gcc -c demo.s -o demo.o，如下：