c编译程序详解

1. GCC编译过程详解

在使用GCC编译器编译名为 hello.c 的C程序时，GCC编译过程会经历多个步骤，包括预处理、编译、汇编和链接。下面详细解释GCC编译的过程：

假设有一个名为 hello.c 的C源代码文件。使用GCC编译器编译此文件通常涉及以下步骤：

预处理（Preprocessing）步骤中，GCC会扫描源代码文件。它处理以 # 符号开头的预处理指令，如 #include、#define 等。所有包含的头文件，例如标准库头文件 stdio.h，将被插入源代码中。宏定义也被展开。此过程生成一个中间文件，通常以 .i 或 .ii 为扩展名。

在单独执行预处理命令时，使用cpp命令。命令为：cpp hello.c -o hello.i。这会将预处理后的代码保存为 hello.i 文件。

编译（Compiling）阶段，GCC接受预处理后的代码，并进行词法分析、语法分析以及类型检查。C源代码被翻译成汇编语言，生成一个汇编代码文件，具有 .s 扩展名。

使用gcc命令单独执行编译步骤。命令为：gcc -S hello.i -o hello.s。这会将编译后的汇编代码保存为 hello.s 文件。

汇编（Assembling）阶段，汇编器将汇编代码文件转化为机器码指令，生成目标文件，通常具有 .o、.obj 或 .elf 扩展名。

使用as命令单独执行汇编步骤。命令为：as hello.s -o hello.o。这将汇编代码转换为二进制目标文件，并保存为 hello.o。

链接（Linking）阶段，链接器将目标文件与其他目标文件和库文件链接在一起，创建最终的可执行文件。链接器解析程序中使用的函数和符号，确保它们正确连接。最终生成的可执行文件通常没有扩展名（或在Windows上为 .exe）。

单独执行链接命令时，使用gcc。命令为：gcc hello.o -o hello。这将目标文件与所需库文件链接，生成可执行文件 hello。

整个编译过程演示了如何单独执行GCC编译过程的各个阶段，并通过使用不同命令控制每个阶段的输出。通过单独执行这些步骤，可以更详细地了解每个阶段的处理过程和生成的文件。然而，在实际开发中，通常使用一个简单的命令来完成整个编译过程。命令为：gcc hello.c -o hello。这会自动执行所有步骤，生成最终可执行文件 hello。

GCC编译器将源代码转换为可执行文件的过程涉及多个详细步骤，每个步骤都有其特定的任务。这个过程确保代码正确性并使其可执行。每个阶段通过查看中间文件和目标文件深入了解编译器处理过程，进行调试或优化。步骤自动执行，只需运行合适的编译器命令就能完成整个过程。

2. c 如何编译

编译，编译程序读取源程序（字符流），对之进行词法和语法的分析，将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码，再由汇编程序转换为机器语言，并且按照操作系统对可执行文件格式的要求链接生成可执行程序。

C源程序头文件－－>预编译处理(cpp)－－>编译程序本身－－>优化程序－－>汇编程序－－>链接程序-->可执行文件

1.编译预处理
读取c源程序，对其中的伪指令（以#开头的指令）和特殊符号进行处理
[析] 伪指令主要包括以下四个方面
（1）宏定义指令，如#define Name TokenString,#undef等。对于前一个伪指令，预编译所要做的是将程序中的所有Name用TokenString替换，但作为字符串常量的Name则不被替换。对于后者，则将取消对某个宏的定义，使以后该串的出现不再被替换。

（2）条件编译指令，如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif,等等。这些伪指令的引入使得程序员可以通过定义不同的宏来决定编译程序对哪些代码进行处理。预编译程序将根据有关的文件，将那些不必要的代码过滤掉

（3）头文件包含指令，如#include "FileName"或者#include <FileName>等。在头文件中一般用伪指令#define定义了大量的宏（最常见的是字符常量），同时包含有各种外部符号的声明。采用头文件的目的主要是为了使某些定义可以供多个不同的C源程序使用。因为在需要用到这些定义的C源程序中，只需加上一条#include语句即可，而不必再在此文件中将这些定义重复一遍。预编译程序将把头文件中的定义统统都加入到它所产生的输出文件中，以供编译程序对之进行处理。

包含到c源程序中的头文件可以是系统提供的，这些头文件一般被放在/usr/include目录下。在程序中#include它们要使用尖括号（<>）。另外开发人员也可以定义自己的头文件，这些文件一般与c源程序放在同一目录下，此时在#include中要用双引号（""）。

（4）特殊符号，预编译程序可以识别一些特殊的符号。例如在源程序中出现的LINE标识将被解释为当前行号（十进制数），FILE则被解释为当前被编译的C源程序的名称。预编译程序对于在源程序中出现的这些串将用合适的值进行替换。

预编译程序所完成的基本上是对源程序的“替代”工作。经过此种替代，生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的，但内容有所不同。下一步，此输出文件将作为编译程序的输出而被翻译成为机器指令。

2.编译阶段

经过预编译得到的输出文件中，将只有常量。如数字、字符串、变量的定义，以及C语言的关键字，如main,if,else,for,while,{,},+,-,*,\，等等。预编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析，在确认所有的指令都符合语法规则之后，将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。

3.优化阶段
优化处理是编译系统中一项比较艰深的技术。它涉及到的问题不仅同编译技术本身有关，而且同机器的硬件环境也有很大的关系。优化一部分是对中间代码的优化。这种优化不依赖于具体的计算机。另一种优化则主要针对目标代码的生成而进行的。上图中，我们将优化阶段放在编译程序的后面，这是一种比较笼统的表示。

对于前一种优化，主要的工作是删除公共表达式、循环优化（代码外提、强度削弱、变换循环控制条件、已知量的合并等）、复写传播，以及无用赋值的删除，等等。

后一种类型的优化同机器的硬件结构密切相关，最主要的是考虑是如何充分利用机器的各个硬件寄存器存放的有关变量的值，以减少对于内存的访问次数。另外，如何根据机器硬件执行指令的特点（如流水线、RISC、CISC、VLIW等）而对指令进行一些调整使目标代码比较短，执行的效率比较高，也是一个重要的研究课题。

经过优化得到的汇编代码必须经过汇编程序的汇编转换成相应的机器指令，方可能被机器执行。

4.汇编过程

汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每一个C语言源程序，都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。

目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段：

代码段 该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的，但一般却不可写。

数据段 主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读，可写，可执行的。

汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到，这个就是链接程序的工作了。

5.链接程序

由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行，其中可能还有许多没有解决的问题。例如，某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号（如变量或者函数调用等）；在程序中可能调用了某个库文件中的函数，等等。所有的这些问题，都需要经链接程序的处理方能得以解决。

链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接，也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来，使得所有的这些目标文件成为一个能够诶操作系统装入执行的统一整体。

根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同，链接处理可分为两种：

（1）静态链接在这种链接方式下，函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合，其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。

（2）动态链接在此种方式下，函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时，动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。

对于可执行文件中的函数调用，可分别采用动态链接或静态链接的方法。使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小，并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存，因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。

经过上述五个过程，C源程序就最终被转换成可执行文件了。缺省情况下这个可执行文件的名字被命名为a.out

3. C语言的预处理和条件编译指令

C语言的预处理和条件编译指令详解

C源程序经过一系列步骤转化为可执行文件：源代码→编译预处理→编译→优化→汇编→链接。在编译预处理阶段，对以#开头的伪指令和特殊符号进行处理，这是编译器处理源代码的初步步骤。

预处理是独立于编译器的，它检查包含指令的语句和宏定义，对源代码进行转换，如删除注释和多余空白。预处理指令以#号开头，如空指令、#include、#define、#undef、if、ifdef、ifndef、elif、endif、error等，用于控制编译流程和定义宏。

条件编译指令允许程序员根据宏定义或表达式的值决定代码的编译。例如，#ifdef MAVIS会包含"horse.h"，如果MAVIS未定义，则包含"cow.h"。预处理器还会通过#ifndef和#define的组合防止宏的重复定义，确保代码的唯一性。

#if指令根据条件编译代码，如SYS ==1时包含"ibmpc.h"。预定义宏如__LINE__和__FILE__在编译时会被替换，C标准还规定了一些预定义宏，如__DATE__和__TIME__。

预处理指令还有line和error功能，line用于重置行号和文件名，error用于生成编译错误。例如，#error "编译错误信息"会在编译时抛出错误。

通过预处理和条件编译，C程序得以根据环境和需求进行灵活编译，提高代码的可移植性和适应性。

4. c编译程序是什么

c编译程序是将c语言程序编译成目标代码程序的程序，即正确答案应该选择D。

1、c语言是目前世界上最流行、使用最广泛的面向过程的高级程序设计语言。 c语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用c语言明显优于其它高级语言，许多大型应用软件都是用c语言编写的。

2、编译就是利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程，其中的五个阶段分别是词法分析、语法分析、语义检查和中间代码生成、代码优化、目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析，又称为源程序分析，分析过程中发现有语法错误，给出提示信息。

(4)c编译程序详解扩展阅读

c编译程序的语言特点

对于c编译程序来说，其语言的特点如下：

1、c语言是一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护，而且表现能力和处理能力极强。

2、c语言具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址，进行位(bit)一级的操作。

3、由于c语言实现了对硬件的编程操作，因此集高级语言和低级语言的功能于一体。它既可用于系统软件的开发，也适合于应用软件的开发。

4、此外，c语言还具有效率高、可移植性强等特点。因此它广泛地移植到了各类各型计算机上，从而形成了多种版本。