Linux 中的编译器 GCC 的编译原理和使用详解

一.什么是GCC？

GCC的全称是GNU Compiler Collection ，即GNU编译器套件。它是由GNU项目开发的一组编程语言编译器，最初是为GNU操作系统设计的。

主要功能：

GCC支持多种编程语言，包括C、C++、Objective-C、Fortran、Java、Ada和Go等。它不仅可以处理这些语言的源代码，还可以生成相应的目标代码和可执行文件。

安装GCC

在 Ubuntu 系统中，可以使用以下命令安装 GCC：

sudo apt update
sudo apt install build-essential

GCC 的基本语法如下：

格式gcc [选项] 要编译的⽂件 [选项] [⽬标⽂件]

二.GCC的使用

主要分四步

1. 预处理------预处理功能主要包括宏替换，去注释，条件编译等

2. 编译------生成汇编

3. 汇编------生成机器可识别代码

4. 连接------生成可执行文件或库文件

写入之后通过以下命令编译该程序：

hello.c就是我们需要编译的文件，-o是gcc的一个选项，作用是将编译后的可执行文件给定一个文件名，hello就是我们所指定的文件名，输入ls可以查看

接下来就是运行

三.GCC如何完成编译

gcc是如何处理的，能让hello.c这样一个C语言文件生成一个可执行程序hello的呢？

下面是对这四步进行详解：

预处理

• 预处理功能主要包括宏定义,文件包含,条件编译,去注释等。

• 预处理指令是以#号开头的代码行。

• 实例: gcc --E hello.c --o hello.i

• 选项"-E",该选项的作用是让gcc在预处理结束后停止编译过程。

• 选项"-o"是指目标文件,".i"文件为已经过预处理的C原始程序。

预处理的结果是一个扩展名为 .i 的中间文件，包含了所有的宏替换和文件包含后的代码。

编译

在这个阶段，GCC 将预处理后的源代码转换为汇编语言。编译器会将每个源文件解析成相应的汇编指令

词法分析：将源代码分解成 tokens（词法单元）。

语法分析：根据语言的语法规则检查语句的正确性。

语义分析：检查程序的语义，例如变量是否已定义、类型是否匹配等。

gcc -S hello.i -o hello.s

编译的结果是一个扩展名为 .s 的汇编语言文件。

汇编

汇编阶段的任务是将汇编语言代码转换为机器码。GCC 使用汇编器（如 as）将 .s 文件转换为目标文件（.o 文件）。目标文件是二进制格式，包含了机器码和必要的符号信息。

gcc -c -hello.s -o hello.o

链接

链接器（如 ld）将一个或多个目标文件和所需的库文件（如标准库）结合起来，生成最终的可执行文件。

gcc hello.o -o hello

总结：GCC 的编译过程可以概括为以下几个步骤

预处理 ：处理宏和头文件，生成 .i 文件

编译 ：将 .i 文件转换为 .s 汇编文件

汇编 ：将 .s 文件转换为 .o 目标文件

链接 ：将 .o 文件和库文件链接，生成可执行文件。

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