c編譯程序詳解

1. GCC編譯過程詳解

在使用GCC編譯器編譯名為 hello.c 的C程序時，GCC編譯過程會經歷多個步驟，包括預處理、編譯、匯編和鏈接。下面詳細解釋GCC編譯的過程：

假設有一個名為 hello.c 的C源代碼文件。使用GCC編譯器編譯此文件通常涉及以下步驟：

預處理（Preprocessing）步驟中，GCC會掃描源代碼文件。它處理以 # 符號開頭的預處理指令，如 #include、#define 等。所有包含的頭文件，例如標准庫頭文件 stdio.h，將被插入源代碼中。宏定義也被展開。此過程生成一個中間文件，通常以 .i 或 .ii 為擴展名。

在單獨執行預處理命令時，使用cpp命令。命令為：cpp hello.c -o hello.i。這會將預處理後的代碼保存為 hello.i 文件。

編譯（Compiling）階段，GCC接受預處理後的代碼，並進行詞法分析、語法分析以及類型檢查。C源代碼被翻譯成匯編語言，生成一個匯編代碼文件，具有 .s 擴展名。

使用gcc命令單獨執行編譯步驟。命令為：gcc -S hello.i -o hello.s。這會將編譯後的匯編代碼保存為 hello.s 文件。

匯編（Assembling）階段，匯編器將匯編代碼文件轉化為機器碼指令，生成目標文件，通常具有 .o、.obj 或 .elf 擴展名。

使用as命令單獨執行匯編步驟。命令為：as hello.s -o hello.o。這將匯編代碼轉換為二進制目標文件，並保存為 hello.o。

鏈接（Linking）階段，鏈接器將目標文件與其他目標文件和庫文件鏈接在一起，創建最終的可執行文件。鏈接器解析程序中使用的函數和符號，確保它們正確連接。最終生成的可執行文件通常沒有擴展名（或在Windows上為 .exe）。

單獨執行鏈接命令時，使用gcc。命令為：gcc hello.o -o hello。這將目標文件與所需庫文件鏈接，生成可執行文件 hello。

整個編譯過程演示了如何單獨執行GCC編譯過程的各個階段，並通過使用不同命令控制每個階段的輸出。通過單獨執行這些步驟，可以更詳細地了解每個階段的處理過程和生成的文件。然而，在實際開發中，通常使用一個簡單的命令來完成整個編譯過程。命令為：gcc hello.c -o hello。這會自動執行所有步驟，生成最終可執行文件 hello。

GCC編譯器將源代碼轉換為可執行文件的過程涉及多個詳細步驟，每個步驟都有其特定的任務。這個過程確保代碼正確性並使其可執行。每個階段通過查看中間文件和目標文件深入了解編譯器處理過程，進行調試或優化。步驟自動執行，只需運行合適的編譯器命令就能完成整個過程。

2. c 如何編譯

編譯，編譯程序讀取源程序（字元流），對之進行詞法和語法的分析，將高級語言指令轉換為功能等效的匯編代碼，再由匯編程序轉換為機器語言，並且按照操作系統對可執行文件格式的要求鏈接生成可執行程序。

C源程序頭文件－－>預編譯處理(cpp)－－>編譯程序本身－－>優化程序－－>匯編程序－－>鏈接程序-->可執行文件

1.編譯預處理
讀取c源程序，對其中的偽指令（以#開頭的指令）和特殊符號進行處理
[析] 偽指令主要包括以下四個方面
（1）宏定義指令，如#define Name TokenString,#undef等。對於前一個偽指令，預編譯所要做的是將程序中的所有Name用TokenString替換，但作為字元串常量的Name則不被替換。對於後者，則將取消對某個宏的定義，使以後該串的出現不再被替換。

（2）條件編譯指令，如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif,等等。這些偽指令的引入使得程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序對哪些代碼進行處理。預編譯程序將根據有關的文件，將那些不必要的代碼過濾掉

（3）頭文件包含指令，如#include "FileName"或者#include <FileName>等。在頭文件中一般用偽指令#define定義了大量的宏（最常見的是字元常量），同時包含有各種外部符號的聲明。採用頭文件的目的主要是為了使某些定義可以供多個不同的C源程序使用。因為在需要用到這些定義的C源程序中，只需加上一條#include語句即可，而不必再在此文件中將這些定義重復一遍。預編譯程序將把頭文件中的定義統統都加入到它所產生的輸出文件中，以供編譯程序對之進行處理。

包含到c源程序中的頭文件可以是系統提供的，這些頭文件一般被放在/usr/include目錄下。在程序中#include它們要使用尖括弧（<>）。另外開發人員也可以定義自己的頭文件，這些文件一般與c源程序放在同一目錄下，此時在#include中要用雙引號（""）。

（4）特殊符號，預編譯程序可以識別一些特殊的符號。例如在源程序中出現的LINE標識將被解釋為當前行號（十進制數），FILE則被解釋為當前被編譯的C源程序的名稱。預編譯程序對於在源程序中出現的這些串將用合適的值進行替換。

預編譯程序所完成的基本上是對源程序的「替代」工作。經過此種替代，生成一個沒有宏定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出文件。這個文件的含義同沒有經過預處理的源文件是相同的，但內容有所不同。下一步，此輸出文件將作為編譯程序的輸出而被翻譯成為機器指令。

2.編譯階段

經過預編譯得到的輸出文件中，將只有常量。如數字、字元串、變數的定義，以及C語言的關鍵字，如main,if,else,for,while,{,},+,-,*,\，等等。預編譯程序所要作得工作就是通過詞法分析和語法分析，在確認所有的指令都符合語法規則之後，將其翻譯成等價的中間代碼表示或匯編代碼。

3.優化階段
優化處理是編譯系統中一項比較艱深的技術。它涉及到的問題不僅同編譯技術本身有關，而且同機器的硬體環境也有很大的關系。優化一部分是對中間代碼的優化。這種優化不依賴於具體的計算機。另一種優化則主要針對目標代碼的生成而進行的。上圖中，我們將優化階段放在編譯程序的後面，這是一種比較籠統的表示。

對於前一種優化，主要的工作是刪除公共表達式、循環優化（代碼外提、強度削弱、變換循環控制條件、已知量的合並等）、復寫傳播，以及無用賦值的刪除，等等。

後一種類型的優化同機器的硬體結構密切相關，最主要的是考慮是如何充分利用機器的各個硬體寄存器存放的有關變數的值，以減少對於內存的訪問次數。另外，如何根據機器硬體執行指令的特點（如流水線、RISC、CISC、VLIW等）而對指令進行一些調整使目標代碼比較短，執行的效率比較高，也是一個重要的研究課題。

經過優化得到的匯編代碼必須經過匯編程序的匯編轉換成相應的機器指令，方可能被機器執行。

4.匯編過程

匯編過程實際上指把匯編語言代碼翻譯成目標機器指令的過程。對於被翻譯系統處理的每一個C語言源程序，都將最終經過這一處理而得到相應的目標文件。目標文件中所存放的也就是與源程序等效的目標的機器語言代碼。

目標文件由段組成。通常一個目標文件中至少有兩個段：

代碼段 該段中所包含的主要是程序的指令。該段一般是可讀和可執行的，但一般卻不可寫。

數據段 主要存放程序中要用到的各種全局變數或靜態的數據。一般數據段都是可讀，可寫，可執行的。

匯編程序生成的實際上是第一種類型的目標文件。對於後兩種還需要其他的一些處理方能得到，這個就是鏈接程序的工作了。

5.鏈接程序

由匯編程序生成的目標文件並不能立即就被執行，其中可能還有許多沒有解決的問題。例如，某個源文件中的函數可能引用了另一個源文件中定義的某個符號（如變數或者函數調用等）；在程序中可能調用了某個庫文件中的函數，等等。所有的這些問題，都需要經鏈接程序的處理方能得以解決。

鏈接程序的主要工作就是將有關的目標文件彼此相連接，也即將在一個文件中引用的符號同該符號在另外一個文件中的定義連接起來，使得所有的這些目標文件成為一個能夠誒操作系統裝入執行的統一整體。

根據開發人員指定的同庫函數的鏈接方式的不同，鏈接處理可分為兩種：

（1）靜態鏈接在這種鏈接方式下，函數的代碼將從其所在地靜態鏈接庫中被拷貝到最終的可執行程序中。這樣該程序在被執行時這些代碼將被裝入到該進程的虛擬地址空間中。靜態鏈接庫實際上是一個目標文件的集合，其中的每個文件含有庫中的一個或者一組相關函數的代碼。

（2）動態鏈接在此種方式下，函數的代碼被放到稱作是動態鏈接庫或共享對象的某個目標文件中。鏈接程序此時所作的只是在最終的可執行程序中記錄下共享對象的名字以及其它少量的登記信息。在此可執行文件被執行時，動態鏈接庫的全部內容將被映射到運行時相應進程的虛地址空間。動態鏈接程序將根據可執行程序中記錄的信息找到相應的函數代碼。

對於可執行文件中的函數調用，可分別採用動態鏈接或靜態鏈接的方法。使用動態鏈接能夠使最終的可執行文件比較短小，並且當共享對象被多個進程使用時能節約一些內存，因為在內存中只需要保存一份此共享對象的代碼。但並不是使用動態鏈接就一定比使用靜態鏈接要優越。在某些情況下動態鏈接可能帶來一些性能上損害。

經過上述五個過程，C源程序就最終被轉換成可執行文件了。預設情況下這個可執行文件的名字被命名為a.out

3. C語言的預處理和條件編譯指令

C語言的預處理和條件編譯指令詳解

C源程序經過一系列步驟轉化為可執行文件：源代碼→編譯預處理→編譯→優化→匯編→鏈接。在編譯預處理階段，對以#開頭的偽指令和特殊符號進行處理，這是編譯器處理源代碼的初步步驟。

預處理是獨立於編譯器的，它檢查包含指令的語句和宏定義，對源代碼進行轉換，如刪除注釋和多餘空白。預處理指令以#號開頭，如空指令、#include、#define、#undef、if、ifdef、ifndef、elif、endif、error等，用於控制編譯流程和定義宏。

條件編譯指令允許程序員根據宏定義或表達式的值決定代碼的編譯。例如，#ifdef MAVIS會包含"horse.h"，如果MAVIS未定義，則包含"cow.h"。預處理器還會通過#ifndef和#define的組合防止宏的重復定義，確保代碼的唯一性。

#if指令根據條件編譯代碼，如SYS ==1時包含"ibmpc.h"。預定義宏如__LINE__和__FILE__在編譯時會被替換，C標准還規定了一些預定義宏，如__DATE__和__TIME__。

預處理指令還有line和error功能，line用於重置行號和文件名，error用於生成編譯錯誤。例如，#error "編譯錯誤信息"會在編譯時拋出錯誤。

通過預處理和條件編譯，C程序得以根據環境和需求進行靈活編譯，提高代碼的可移植性和適應性。

4. c編譯程序是什麼

c編譯程序是將c語言程序編譯成目標代碼程序的程序，即正確答案應該選擇D。

1、c語言是目前世界上最流行、使用最廣泛的面向過程的高級程序設計語言。 c語言對操作系統和系統使用程序以及需要對硬體進行操作的場合，用c語言明顯優於其它高級語言，許多大型應用軟體都是用c語言編寫的。

2、編譯就是利用編譯程序從源語言編寫的源程序產生目標程序的過程，其中的五個階段分別是詞法分析、語法分析、語義檢查和中間代碼生成、代碼優化、目標代碼生成。主要是進行詞法分析和語法分析，又稱為源程序分析，分析過程中發現有語法錯誤，給出提示信息。

(4)c編譯程序詳解擴展閱讀

c編譯程序的語言特點

對於c編譯程序來說，其語言的特點如下：

1、c語言是一種結構化語言。它層次清晰，便於按模塊化方式組織程序，易於調試和維護，而且表現能力和處理能力極強。

2、c語言具有豐富的運算符和數據類型，便於實現各類復雜的數據結構。它還可以直接訪問內存的物理地址，進行位(bit)一級的操作。

3、由於c語言實現了對硬體的編程操作，因此集高級語言和低級語言的功能於一體。它既可用於系統軟體的開發，也適合於應用軟體的開發。

4、此外，c語言還具有效率高、可移植性強等特點。因此它廣泛地移植到了各類各型計算機上，從而形成了多種版本。