從C源代碼到可執行文件的四個過程：預處理、編譯、匯編、鏈接

總覽

我們將在Linux操作系統中，以C語言的Hello World程序為例，用gcc編譯器分步執行這四個步驟。

我們有再熟悉不過的HelloWorld程序，hello.c：

#include <stdio.h>int main(){printf("Hellow World.\n");return 0;
}

預處理

預處理階段 預處理器（cpp）根據以#字節開頭的命令，修改原始的C程序，

執行預處理命令：gcc -E hello.c -o hello.i，我們得到由.c文件得到.i文件：hello.i：

# 1 "hello.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 31 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 32 "<command-line>" 2
# 1 "hello.c"
# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 1 3 4
# 33 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 3 4
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
# 424 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 1 3 4
# 427 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h" 1 3 4
# 428 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/long-double.h" 1 3 4
# 429 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4
# 425 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 448 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 1 3 4
# 10 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs-64.h" 1 3 4
# 11 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 2 3 4
# 449 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 34 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 2 3 4
# 28 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4

編譯

編譯階段 編譯器（cc1）將文本文件hello.i翻譯成文本文件hello.s，它包含一個匯編語言程序。

執行編譯命令：gcc -S hello.i -o hello.s，我們得到由.i文件得到.s文件：hello.s，這就是匯編文件：

	.file	"hello.c".text.section	.rodata
.LC0:.string	"Hellow World.".text.globl	main.type	main, @function
main:
.LFB0:.cfi_startprocpushq	%rbp.cfi_def_cfa_offset 16.cfi_offset 6, -16movq	%rsp, %rbp.cfi_def_cfa_register 6leaq	.LC0(%rip), %rdicall	puts@PLTmovl	$0, %eaxpopq	%rbp.cfi_def_cfa 7, 8ret.cfi_endproc
.LFE0:.size	main, .-main.ident	"GCC: (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0".section	.note.GNU-stack,"",@progbits

匯編

匯編階段 匯編器（as）將hello.s翻譯成機器語言指令，把這些指令打包成一種叫做可重定位目標程序的格式，并保存在hello.o文件中，這是一個二進制文件，無法直接用文本編輯器查看。

執行編譯命令：gcc -c hello.s -o hello.o，我們得到由.s文件得到.o文件：hello.o，可重定向文件文件，這個文件就不是文本文件了，因此無法展示。

至此以上三步其實可以由-c參數直接得到可重定向文件：gcc -c hello.c -o hello.o，以上是為了說明預處理和編譯兩步，專門分步進行，以查看輸出。

鏈接

鏈接階段 hello程序調用了printf函數，它來自C標準庫，具體存在于一個已經預編譯好的printf.o文件，鏈接器（ld）負責將這個文件與我們的hello文件合并起來。

執行鏈接命令gcc hello.o -o hello，我們有.s文件得到可執行文件hello，直接./hello執行即可在命令行打印輸出Hellow World。

Ref：CSAPP