【Linux】深度学习GCC的编译流程

文章目录

- [GCC 编译流程：从源码到可执行文件](#GCC 编译流程：从源码到可执行文件)
- - [1. 编译四阶段详解（以 `code.c` 为例）](#1. 编译四阶段详解（以 code.c 为例）)
  - [2. 关键补充：系统基础与开发关联](#2. 关键补充：系统基础与开发关联)
  - - [（1）.iso 镜像文件](#（1）.iso 镜像文件)
    - [（2）Linux 用户权限与信任管理](#（2）Linux 用户权限与信任管理)
  - [3. 条件编译：实现多版本功能裁剪](#3. 条件编译：实现多版本功能裁剪)
- 为什么需要编译与汇编？------编程语言发展史
- - [1. 早期编程：低效的"二进制时代"](#1. 早期编程：低效的“二进制时代”)
  - [2. 汇编语言：机器码的"助记符革命"](#2. 汇编语言：机器码的“助记符革命”)
  - [3. 高级语言与编译器：脱离硬件的"人性化编程"](#3. 高级语言与编译器：脱离硬件的“人性化编程”)
  - [4. 发展流程总结](#4. 发展流程总结)

GCC 编译流程：从源码到可执行文件

GCC（GNU Compiler Collection）是 C/C++ 等语言的主流编译器，编译过程分为 预处理、编译、汇编、链接 4 个阶段，每个阶段可通过参数单独控制，便于理解编译原理。

1. 编译四阶段详解（以 `code.c` 为例）

阶段	核心功能	GCC 命令	输出文件类型	文件作用
预处理	展开头文件、替换宏定义、删除注释	`gcc -E code.c -o code.i`	`.i`	预处理后的源码（仍为文本）
编译	将预处理代码翻译成汇编语言（文本）	`gcc -S code.i -o code.s`（或 `gcc -S code.c`）	`.s`	汇编语言代码
汇编	将汇编代码翻译成二进制目标文件	`gcc -c code.s -o code.o`（或 `gcc -c code.c`）	`.o`	二进制目标文件（不可执行）
链接	将目标文件与系统库/第三方库合并	`gcc code.o -o myprog`（或 `gcc code.c -o myprog`）	可执行文件	可直接运行的二进制程序

编译阶段（生成汇编代码）参考：
链接阶段（合并目标文件与库）参考：

2. 关键补充：系统基础与开发关联

（1）.iso 镜像文件

.iso 是光盘镜像文件格式，Linux 系统（如 Ubuntu、CentOS）通常以 .iso 形式分发------开发工具（Vim、GCC）需基于 Linux 系统安装，因此 .iso 是搭建 Linux 开发环境的"系统安装包"，可通过虚拟机（如 VirtualBox）或 U 盘启动盘加载安装。

（2）Linux 用户权限与信任管理

开发中需注意用户权限，避免因权限不足导致工具无法使用或文件无法执行：

用户提权：安装 Vim/GCC 时需管理员权限，终端输入 sudo apt install vim gcc（Ubuntu 系统），sudo 表示临时获取管理员权限；
文件权限：编译生成的可执行文件若提示"Permission denied"，输入 chmod +x 文件名（如 chmod +x myprog）赋予运行权限；
用户管理操作参考：

3. 条件编译：实现多版本功能裁剪

条件编译通过 GCC 预处理指令（如 #if #ifdef #endif）控制源码编译范围，是开发"多版本软件"（免费版/专业版、社区版/企业版）的核心技术，解决"一份源码维护多个版本"的问题。

（1）核心原理：用宏定义控制编译范围

以"免费版 vs 专业版"为例，通过 #define PRO_VERSION 宏控制专业版功能是否编译：

c 复制代码

#include <stdio.h>

// 1. 定义 PRO_VERSION 表示编译专业版（注释此行则编译免费版）
#define PRO_VERSION

int main() {
    // 免费版基础功能（所有版本都编译）
    printf("免费版功能：基础文件编辑、代码保存\n");

    // 2. 专业版专属功能（仅定义 PRO_VERSION 时编译）
    #ifdef PRO_VERSION
    printf("专业版功能：代码调试、多文件管理、云端同步\n");
    #endif

    return 0;
}

（2）编译不同版本的命令

编译免费版：直接编译（不定义 PRO_VERSION）
gcc code.c -o free_version
运行结果：仅显示"免费版功能"；
编译专业版：通过 -D 参数强制定义 PRO_VERSION
gcc -D PRO_VERSION code.c -o pro_version
运行结果：同时显示"免费版+专业版功能"。

（3）条件编译的价值

减少维护成本：无需为不同版本单独写源码，仅通过宏定义切换；
减小文件体积：专业版功能不会编译到免费版中，避免冗余代码；
跨平台适配：可通过 #ifdef __linux__ #ifdef _WIN32 等宏，让同一份源码在 Linux/Windows 上编译不同逻辑；

为什么需要编译与汇编？------编程语言发展史

编译和汇编的诞生，本质是"降低编程门槛、提高开发效率"的历史必然，核心脉络从"二进制编程"逐步演进到"高级语言"。

1. 早期编程：低效的"二进制时代"

核心方式：直接手写机器码（二进制 0/1），通过"纸带打孔"输入计算机（打孔=1，无孔=0）；
致命问题：
- 效率极低：一个简单的加法操作（如 1+1）需对应一串二进制（如 00110001 00101011 00110001），记错一个 0/1 就会导致程序崩溃；
- 可读性为 0：没人能直接看懂一串无意义的 0/1 序列，调试难度堪比"大海捞针"。

2. 汇编语言：机器码的"助记符革命"

核心改进：用 助记符 替代二进制机器码（如 MOV 表示数据移动、ADD 表示加法），例如：
- 二进制机器码：10110000 00000001；
- 对应汇编代码：MOV AX, 1（直观易懂，无需记忆二进制）；
工具需求：汇编代码仍需"翻译"成机器码才能被 CPU 执行，因此 汇编器（Assembler）诞生------这是第一个"程序翻译工具"；
局限性：汇编语言与硬件强绑定（不同 CPU 指令集不同，x86 的汇编代码无法在 ARM 上运行），仍需理解硬件原理，编程门槛依然较高。

3. 高级语言与编译器：脱离硬件的"人性化编程"

高级语言诞生：20 世纪 50 年代后，Fortran、C、Java 等高级语言出现，语法接近人类自然语言（如 if-else for 循环），且与硬件无关（同一代码可在不同 CPU 上运行）；
编译器的必要性：高级语言无法直接被 CPU 执行，需 编译器 将其翻译成汇编代码（或直接翻译成机器码）；
关键纠正：原"先有二进制编译器，再开发汇编语言编译器"为逻辑错误！正确发展顺序是：
1. 用 机器码 手写第一个"汇编器"（翻译汇编代码→机器码）；
2. 用 汇编语言 编写第一个"高级语言编译器"（如用汇编写 C 编译器初代版本）；
3. 用 高级语言 重构编译器（如用 C 语言优化 C 编译器），形成"自举编译链"（Bootstrapping）。

4. 发展流程总结

graph LR A[二进制编程（纸带打孔）→ 效率极低] B[汇编语言 + 汇编器 → 助记符替代二进制] C[高级语言（C/Java） + 编译器 → 脱离硬件] D[自举编译 → 用高级语言优化编译器] A --> B --> C --> D

编程语言发展历程参考：

本质结论：编译和汇编是"编程语言进化的产物"------从直接操作硬件（二进制）到间接控制（高级语言），每一步都在降低门槛、提高效率，而编译器/汇编器就是连接"人类可读代码"与"机器可执行代码"的桥梁。