从C源代码到可执行文件的四个过程：预处理、编译、汇编、链接

总览

我们将在Linux操作系统中，以C语言的Hello World程序为例，用gcc编译器分步执行这四个步骤。

我们有再熟悉不过的HelloWorld程序，hello.c：

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

预处理

预处理阶段 预处理器（cpp）根据以#字节开头的命令，修改原始的C程序，

执行预处理命令：gcc -E hello.c -o hello.i，我们得到由.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

编译

编译阶段 编译器（cc1）将文本文件hello.i翻译成文本文件hello.s，它包含一个汇编语言程序。

执行编译命令：gcc -S hello.i -o hello.s，我们得到由.i文件得到.s文件：hello.s，这就是汇编文件：

	.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

汇编

汇编阶段 汇编器（as）将hello.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并保存在hello.o文件中，这是一个二进制文件，无法直接用文本编辑器查看。

执行编译命令：gcc -c hello.s -o hello.o，我们得到由.s文件得到.o文件：hello.o，可重定向文件文件，这个文件就不是文本文件了，因此无法展示。

至此以上三步其实可以由-c参数直接得到可重定向文件：gcc -c hello.c -o hello.o，以上是为了说明预处理和编译两步，专门分步进行，以查看输出。

链接

链接阶段 hello程序调用了printf函数，它来自C标准库，具体存在于一个已经预编译好的printf.o文件，链接器（ld）负责将这个文件与我们的hello文件合并起来。

执行链接命令gcc hello.o -o hello，我们有.s文件得到可执行文件hello，直接./hello执行即可在命令行打印输出Hellow World。

Ref：CSAPP