Linux编译过程以及生成中间文件--链接

1、编译系统

C源文件到可执行文件共经历了4个过程。在使用GCC编译程序时，编译过程可以被细分为四个阶段，包括预处理、编译、汇编、链接

 

1、预处理

在预处理阶段，编译器主要作加载头文件、宏替换、条件编译的作用。一般处理带“#”的语句。

 

我们可以通过gcc 的 -E 选项进行查看，如下所示：

 

gcc -E main.c > main.i

编译器将main.c预处理结果输出 main.i 文件。

 

2、编译

在编译过程中，编译器主要作语法检查和词法分析。在确认所有指令都符合语法规则之后，将其翻译成等价的中间代码或者是汇编代码。

 

gcc -S main.i -o main.s

编译器将预处理结果文件main.i翻译成汇编代码main.s

 

3、汇编

汇编阶段是把编译阶段生成的”.s”文件转成二进制目标代码。

 

gcc -c main.s -o main.o

编译器将main.s文件转化为main.o 文件。

 

4、链接

在成功编译之后，就进入了链接阶段。链接就是将目标文件、启动代码、库文件链接成可执行文件的过程，这个文件可被加载或拷贝到存储器执行。

 

gcc main.o -o main.exe

编译器将main.o链接成最终可执行文件main.exe

 

gcc -c与gcc -o以及不加参数的区别：

-c 编译和汇编，但不要链接。

-o <file> 将输出放入<文件>。

'无参数' 表示恢复为基于文件扩展名猜测语言的默认行为

 

1、通过gcc 不加参数可以一步直接编译生成可执行文件

gcc main.c

这里生成的是可执行文件a.out，当然可以通过-o选项更改生成文件的名字，比如将生成的可执行文件命名为hello.exe

gcc main.c -o main.exe   //当然也可以通过-o选项更改生成的执行文件的名字

 

2、gcc -c 编译生成main.o

gcc -c main.c   #生成main.o

gcc main.o    #不加参数，gcc自动链接上一步生成的main.o来生成最终可执行文件a.out

 

2、静态链接

静态连接器以一组可重定向目标文件为输入，生成一个完全链接的可执行目标文件作为输出。链接器主要完成以下两个任务：

• 符号解析：每个符号对应于一个函数、一个全局变量或一个静态变量，符号解析的目的是将每个符号引用与一个符号定义关联起来。
• 重定位：链接器通过把每个符号定义与一个内存位置关联起来，然后修改所有对这些符号的引用，使得它们指向这个内存位置。

3、目标文件

 

• 可执行目标文件：可以直接在内存中执行；
• 可重定向目标文件：可与其它可重定向目标文件在链接阶段合并，创建一个可执行目标文件；
• 共享目标文件：这是一种特殊的可重定向目标文件，可以在运行时被动态加载进内存并链接；

4、动态链接

静态库有以下两个问题：

• 当静态库更新时那么整个程序都要重新进行链接；
• 对于 printf 这种标准函数库，如果每个程序都要有代码，这会极大浪费资源。

共享库是为了解决静态库的这两个问题而设计的，在 Linux 系统中通常用 .so 后缀来表示，Windows 系统上它们被称为 DLL。它具有以下特点：

• 在给定的文件系统中一个库只有一个文件，所有引用该库的可执行目标文件都共享这个文件，它不会被复制到引用它的可执行文件中；
• 在内存中，一个共享库的 .text 节（已编译程序的机器代码）的一个副本可以被不同的正在运行的进程共享。
• 

 

5、静态库编译与使用

 

库是预编译的目标文件(.o)的集合，它们可以被链接进程序。

标准系统库可在目录/usr/lib与/lib中找到。比如，在类Unix系统中C语言的数序库一般存储为文件/usr/lib/libm.a。该库中函数的原型声明在头文件/usr/include/math.h中。

C标准库本身存储为/usr/lib/libc.a，它包含ANS1/ISO标准指定的函数，比如printf。对每一个C程序来说，libc.a都默认被链接。

 

假设我们自己编译一个加法程序，和打印程序。

//mylib.h

int myadd(int a, int b);

void myprint( int s);

 

 

//mylib.cpp
#include <iostream>
#include "mylib.h"
int myadd(int a, int b)
{
     return a + b;
}
void myprint( int s)
{
  std::cout << s << std::endl;
}

　　

以通过下面两个命令将这两个函数编译成静态库。

gcc -c mylib.cpp -o mylib.o //产生目标文件

ar rcv libmylib.a mylib.o //将目标文件打包成静态库

 

使用C++编译的静态库

//main.cpp

#include <iostream>

#include "mylib.h"

int main()

{

    myprint(myadd(1,2));

    return 0;

}

通过下面的命令(任选一种)将main.cpp与静态库进行编译。

g++ -o main main.cpp -L. -lmylib

g++ -o main main.cpp libmylib.a