引言

在日常的學(xué)習(xí)和工作中， 我們常常使用IDE(集成開發(fā)環(huán)境，Integrated Development Environment)進(jìn)行開發(fā)，比如嵌入式經(jīng)常用到的Keil， IAR等等。當(dāng)我們編寫一段代碼后，只需要輕輕一點(diǎn)IDE中編譯按鈕，工具就會(huì)自動(dòng)幫我們生成可執(zhí)行文件 。IDE的“智能化”在背后幫我們做了很多工作，從一個(gè).c源文件是如何一步一步生成可執(zhí)行文件的呢？ 今天我們就分析下背后的原理和過程。

編譯過程分析

我們還是以最經(jīng)典的HelloWorld為例子，這里用C語言來編寫：

編譯過程可以分四個(gè)階段：

1. 預(yù)處理(預(yù)編譯)：（.c—>.i）

• 將以'include'格式包含的文件復(fù)制(或叫原地展開)當(dāng)前源文件中
• 用實(shí)際值替換用”define“宏定義的符號(hào)
• 根據(jù)“#if”后的條件決定需#IFC#

使用-E參數(shù)來生成.i文件，具體指令：

gcc -E HelloWorld.c -o HelloWorld.i

我們用vi打開HelloWorld.i文件查看下內(nèi)容：

從內(nèi)容我們可以看出，短短的幾行HelloWorld.c在預(yù)處理后卻是高達(dá)800多行代碼，其中前面的800多行都stdio.h的內(nèi)容，全都包含進(jìn)來了，只有最后的幾行代碼才是我們寫的~ 相信這么大家都理解預(yù)處理的作用了吧。

2. 編譯: （.i—>.s）轉(zhuǎn)換為匯編語言文件

這個(gè)階段編譯器主要做詞法分析，語法分析，語義分析等，檢查無錯(cuò)誤后，把代碼翻譯成匯編語言。

使用-S參數(shù)來生成.s文件，具體指令：

我們用vi打開HelloWorld.s文件查看下內(nèi)容：

可以看到.s文件的內(nèi)容都是一些匯編指令，與我們的預(yù)想是一致的。

3. 匯編:（.s—>.o） 得到目標(biāo)文件(在Windows中.obj文件格式，linux中.o文件)

我們知道在計(jì)算器中只認(rèn)識(shí)機(jī)器語言，即0或1，因此在上一步編譯得到的匯編文件(匯編本質(zhì)就是機(jī)器指令的助記符，什么是助記符呢？ 比如機(jī)器碼1000010000101111，用asd來代替，相信大家更傾向于記asd，而不是一大串二進(jìn)制碼吧~~) ，而匯編就是將匯編代碼轉(zhuǎn)為機(jī)器代碼，本質(zhì)就是一種翻譯的過程。

使用-c參數(shù)來生成.o文件，具體指令：

gcc -c HelloWorld.s

可以看到成功生成了HelloWorld.o文件， 上面說過匯編就是翻譯匯編指令為機(jī)器指令， 因此.o內(nèi)容都是二進(jìn)制(0和1)，故我們將不打開看拉~

4. 鏈接：到了最后一步，并是將之前得到的各個(gè)機(jī)器代碼和庫文件(當(dāng)然也是機(jī)器代碼)按照一定規(guī)則合并成一個(gè)可執(zhí)行的文件。

在gcc編譯工具鏈中使用ld命令進(jìn)行鏈接，考慮到鏈接時(shí)需要提供鏈接規(guī)則或指定腳本配置，這里為了簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)，我們可以直接使用gcc工具鏈提供的默認(rèn)規(guī)則，直接調(diào)用gcc來鏈接即刻。

其中-o是指定生成可執(zhí)行文件名(隨意，如果不指定默認(rèn)生成名a.out)， 我們來執(zhí)行下：

成功打印了“Hello world.”信息

總結(jié)

好了，經(jīng)過上面所述，相信大家都能清楚從一個(gè)源文件編譯生成可執(zhí)行文件的過程拉： 源文件(.c, .cpp) ---> 預(yù)處理(.i) ---> 編譯(.s) ---> 匯編(.o) ---> 鏈接(elf或.exe可執(zhí)行文件)。 好啦，今天的分析到此，對(duì)嵌入式，物聯(lián)網(wǎng)感興趣的小伙伴，記得點(diǎn)擊收藏，轉(zhuǎn)發(fā)，關(guān)注，不迷路~