这个过程核心分为预处理、编译、汇编、链接 四个阶段，即使我们平时用gcc test.c -o test一键编译，编译器也会在背后依次执行这四步。下面我来详细讲讲每一个环节。
一、完整流程总览
C 文件 → 预处理（.i 文件） → 编译（.s 文件） → 汇编（.o 文件） → 链接（可执行文件）
下面以 Linux 下的 GCC 编译器为例（Windows 下的 MinGW、Clang 逻辑一致），逐个阶段拆解。
为了方便讲解，我们先创建一个简单的test.c文件，后续所有步骤都基于这个文件：
cpp
// test.c
#include <stdio.h> // 头文件包含
#define PI 3.14 // 宏定义
int main()
{
// 条件编译 + 注释
#ifdef PI
printf("PI = %f\n", PI);
#endif
return 0;
}环节1：预处理（Preprocessing）
核心作用
处理源代码中 "编译前需要提前处理" 的内容，不做语法检查，只做文本替换 / 清理，最终生成纯 C 代码的预处理文件（.i）。
具体操作
- 展开所有
#define宏（比如把PI替换成3.14）； - 处理
#include头文件（把<stdio.h>的内容直接插入到当前文件中）； - 处理条件编译指令（
#ifdef/#if/#endif等，保留满足条件的代码）； - 删除所有注释（// 和 /* */）；
- 添加行号和文件标识（方便后续编译报错时定位）。
bash
# -E：只执行预处理阶段，-o 指定输出文件
gcc -E test.c -o test.i此时输出
生成test.i文件（文本文件，可直接打开查看），核心内容如下（简化版）：
bash
// 省略<stdio.h>展开的上千行代码...
int main()
{
// 注释已被删除，PI被替换成3.14，#ifdef PI条件满足保留代码
printf("PI = %f\n", 3.14);
return 0;
}环节 2：编译（Compilation）
核心作用
将预处理后的.i文件（纯 C 代码）翻译成汇编语言代码（.s），这是 "高级语言→低级语言" 的核心步骤，会做严格的语法 / 语义检查。
具体操作
- 词法分析 ：把代码拆分成一个个 "单词"（比如
int、main、=、3.14），检查拼写错误（如把printf写成printff会在此阶段报错）； - 语法分析：验证代码语法是否符合 C 语言规则（比如少分号、括号不匹配会报错），生成抽象语法树（AST）；
- 语义分析：检查代码逻辑是否合理（比如变量未定义就使用、类型不匹配）；
- 优化：对代码进行优化（比如常量折叠、循环优化）；
- 生成汇编：将优化后的 AST 翻译成对应 CPU 架构的汇编语言。
执行命令（GCC）
bash
# -S：只执行到编译阶段，生成汇编文件
gcc -S test.i -o test.s此时输出
生成test.s文件（汇编代码，文本文件），以 x86_64 架构为例，核心内容如下：
bash
.file "test.c"
.text
.section .rodata
.LC0:
.string "PI = %f\n"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
movsd .LC1(%rip), %xmm0 # 把3.14加载到寄存器
leaq .LC0(%rip), %rdi # 加载字符串地址
movl $1, %eax
call printf@PLT # 调用printf函数
movl $0, %eax
popq %rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size main, .-main
.section .rodata
.LC1:
.long 1374389535
.long 1074339512
.ident "GCC: (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits环节3：汇编（Assembly）
核心作用
将汇编语言的.s文件翻译成机器码（二进制），生成 "重定位目标文件（.o）"，也叫目标文件。
具体操作
- 汇编器（GCC 中是
as工具）逐行解析汇编指令； - 将每个汇编指令转换成对应 CPU 能识别的二进制机器码（比如
movq对应0x48 0x89）； - 生成目标文件：包含机器码、符号表（比如
main、printf的引用）、重定位表（记录需要链接时修正的地址），但此时还不能直接执行 （因为外部函数如printf还未解析）。
执行命令（GCC）
bash
# -c：只执行到汇编阶段，生成目标文件
gcc -c test.s -o test.o
# 等价于直接调用汇编器：
# as test.s -o test.o此时输出
生成test.o文件（二进制文件，无法直接打开查看，可通过objdump查看内容）：
bash
# 查看目标文件的反汇编内容
objdump -d test.o输出片段（可见机器码和对应的汇编）：
bash
test.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000000000 <main>:
0: 55 push %rbp
1: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
4: f2 0f 10 05 00 00 00 movsd 0x0(%rip),%xmm0 # c <main+0xc>
b: 00
c: 48 8d 3d 00 00 00 00 lea 0x0(%rip),%rdi # 13 <main+0x13>
13: b8 01 00 00 00 mov $0x1,%eax
18: e8 00 00 00 00 callq 1d <main+0x1d> # printf的地址暂未解析
1d: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
22: 5d pop %rbp
23: c3 retq环节 4：链接（Linking）
核心作用
将目标文件（.o）、系统库（比如libc.so，包含printf的实现）、其他依赖的目标文件合并，解析所有未定义的符号，最终生成可执行文件。
具体操作
链接是新手最容易忽略但最关键的阶段，分为两步：
1. 符号解析
找到所有未定义的符号（比如printf）的实际实现位置（在系统 C 标准库libc中）。
2. 重定位
修正目标文件中的地址（比如把printf的调用地址从 "占位符" 改成实际的内存地址），合并所有目标文件的代码段、数据段，生成完整的可执行文件。
链接的两种类型（重点）
- 动态链接（默认） ：可执行文件不包含库函数的代码，运行时才加载系统中的
libc.so（体积小，节省内存，但依赖系统库）； - 静态链接 ：将库函数的代码直接嵌入可执行文件（体积大，但不依赖系统库），命令：
gcc test.o -o test_static -static。
执行命令（GCC）
bash
# 链接目标文件，生成可执行文件
gcc test.o -o test关键输出
生成test可执行文件（二进制文件），可直接运行：
bash
./test
# 输出：PI = 3.140000补充：一键编译 vs 分步编译
平时我们用的gcc test.c -o test是 "一键编译"，GCC 会自动依次执行：预处理→编译→汇编→链接，等价于：
gcc -E test.c -o test.i
gcc -S test.i -o test.s
gcc -c test.s -o test.o
gcc test.o -o test总结
- C 文件生成可执行文件分为 4 个核心阶段：预处理（展开文本）→ 编译（转汇编）→ 汇编（转机器码）→ 链接（合并解析）；
- 预处理输出
.i（文本）、编译输出.s（汇编文本）、汇编输出.o（二进制目标文件）、链接输出可执行文件； - 链接是最终生成可执行文件的关键，核心是解析外部符号（如库函数）并修正内存地址，分为动态链接（默认）和静态链接两种方式。