Linux上C语言程序编译过程详解

发布时间：2022-11-16 11:21:06 所属栏目：Linux 来源：

导读：　　size：列出可执行文件每个部分的尺寸和总尺寸，代码段、数据段、总大小等，请参见后文了解使用size的具体使用实例。

　　C运行库

　　C语言标准主要由两部分组成：一部分描述C的语法，另一部分描述C标准

　　size：列出可执行文件每个部分的尺寸和总尺寸，代码段、数据段、总大小等，请参见后文了解使用size的具体使用实例。

　　C运行库

　　C语言标准主要由两部分组成：一部分描述C的语法，另一部分描述C标准库。C标准库定义了一组标准头文件linux编码，每个头文件中包含一些相关的函数、变量、类型声明和宏定义，譬如常见的printf函数便是一个C标准库函数，其原型定义在stdio头文件中。

　　C语言标准仅仅定义了C标准库函数原型，并没有提供实现。因此，C语言编译器通常需要一个C运行时库（C Run Time Libray，CRT）的支持。C运行时库又常简称为C运行库。与C语言类似，C++也定义了自己的标准，同时提供相关支持库，称为C++运行时库。

　　准备工作

　　由于GCC工具链主要是在Linux环境中进行使用，因此本文也将以Linux系统作为工作环境。为了能够演示编译的整个过程，本节先准备一个C语言编写的简单Hello程序作为示例，其源代码如下所示：

　　#include

　　//此程序很简单，仅仅打印一个Hello World的字符串。
　　int main(void)
　　{
　　 ?printf("Hello World! \n");
　　 ?return 0;
　　}
　　编译过程

　　1.预处理

　　预处理的过程主要包括以下过程：

　　$ gcc -E hello.c -o hello.i // 将源文件hello.c文件预处理生成hello.i
　　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// GCC的选项-E使GCC在进行完预处理后即停止
　　hello.i文件可以作为普通文本文件打开进行查看，其代码片段如下所示：

　　// hello.i代码片段

　　extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
　　# 942 "/usr/include/stdio.h" 3 4

　　# 2 "hello.c" 2

　　# 3 "hello.c"
　　int
　　main(void)
　　{
　　 ?printf("Hello World!" "\n");
　　 ?return 0;
　　}
　　2.编译

　　编译过程就是对预处理完的文件进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码。

　　使用gcc进行编译的命令如下：

　　$ gcc -S hello.i -o hello.s // 将预处理生成的hello.i文件编译生成汇编程序hello.s
　　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// GCC的选项-S使GCC在执行完编译后停止，生成汇编程序
　　上述命令生成的汇编程序hello.s的代码片段如下所示，其全部为汇编代码。

　　// hello.s代码片段

　　main:
　　.LFB0:
　　 ? ?.cfi_startproc
　　 ? ?pushq ? %rbp
　　 ? ?.cfi_def_cfa_offset 16
　　 ? ?.cfi_offset 6, -16
　　 ? ?movq ? ?%rsp, %rbp
　　 ? ?.cfi_def_cfa_register 6
　　 ? ?movl ? ?$.LC0, %edi
　　 ? ?call ? ?puts
　　 ? ?movl ? ?$0, %eax
　　 ? ?popq ? ?%rbp
　　 ? ?.cfi_def_cfa 7, 8
　　 ? ?ret
　　 ? ?.cfi_endproc
　　3.汇编

　　汇编过程调用对汇编代码进行处理，生成处理器能识别的指令，保存在后缀为.o的目标文件中。由于每一个汇编语句几乎都对应一条处理器指令，因此，汇编相对于编译过程比较简单，通过调用Binutils中的汇编器as根据汇编指令和处理器指令的对照表一一翻译即可。

　　当程序由多个源代码文件构成时，每个文件都要先完成汇编工作，生成.o目标文件后，才能进入下一步的链接工作。注意：目标文件已经是最终程序的某一部分了，但是在链接之前还不能执行。

　　使用gcc进行汇编的命令如下：

　　$ gcc -c hello.s -o hello.o // 将编译生成的hello.s文件汇编生成目标文件hello.o
　　 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// GCC的选项-c使GCC在执行完汇编后停止，生成目标文件
　　//或者直接调用as进行汇编
　　$ as -c hello.s -o hello.o //使用Binutils中的as将hello.s文件汇编生成目标文件
　　注意：hello.o目标文件为ELF（Executable and Linkable Format）格式的可重定向文件。

　　4.链接

　　链接也分为静态链接和动态链接，其要点如下：

　　由于链接动态库和静态库的路径可能有重合，所以如果在路径中有同名的静态库文件和动态库文件，比如libtest.a和libtest.so，gcc链接时默认优先选择动态库，会链接libtest.so，如果要让gcc选择链接libtest.a则可以指定gcc选项-static，该选项会强制使用静态库进行链接。以Hello World为例：

　　链接器链接后生成的最终文件为ELF格式可执行文件，一个ELF可执行文件通常被链接为不同的段，常见的段譬如.text、.data、.rodata、.bss等段。

　　分析ELF文件

　　1.ELF文件的段

　　ELF文件格式如下图所示，位于ELF Header和Section Header Table之间的都是段（Section）。一个典型的ELF文件包含下面几个段：

　　linux ftp设置编码_修改linux服务器编码_linux编码

　　可以使用readelf -S查看其各个section的信息如下：

　　$ readelf -S hello
　　There are 31 section headers, starting at offset 0x19d8:

　　Section Headers:
　　 ?[Nr] Name ? ? ? ? ? ? ?Type ? ? ? ? ? ? Address ? ? ? ? ? Offset
　　 ? ? ? Size ? ? ? ? ? ? ?EntSize ? ? ? ? ?Flags ?Link ?Info ?Align
　　 ?[ 0] ? ? ? ? ? ? ? ? ? NULL ? ? ? ? ? ? 0000000000000000 ?00000000
　　 ? ? ? 0000000000000000 ?0000000000000000 ? ? ? ? ? 0 ? ? 0 ? ? 0
　　……
　　 ?[11] .init ? ? ? ? ? ? PROGBITS ? ? ? ? 00000000004003c8 ?000003c8
　　 ? ? ? 000000000000001a ?0000000000000000 ?AX ? ? ? 0 ? ? 0 ? ? 4
　　……
　　 ?[14] .text ? ? ? ? ? ? PROGBITS ? ? ? ? 0000000000400430 ?00000430
　　 ? ? ? 0000000000000182 ?0000000000000000 ?AX ? ? ? 0 ? ? 0 ? ? 16
　　 ?[15] .fini ? ? ? ? ? ? PROGBITS ? ? ? ? 00000000004005b4 ?000005b4
　　……
　　2.反汇编ELF

　　由于ELF文件无法被当做普通文本文件打开，如果希望直接查看一个ELF文件包含的指令和数据，需要使用反汇编的方法。

　　使用objdump -D对其进行反汇编如下：

　　$ objdump -D hello
　　……
　　0000000000400526
　　: ?// main标签的PC地址
　　//PC地址：指令编码 ? ? ? ? ? ? ? ? ?指令的汇编格式
　　 ?400526: ? ?55 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?push ? %rbp
　　 ?400527: ? ?48 89 e5 ? ? ? ? ? ? ? ?mov ? ?%rsp,%rbp
　　 ?40052a: ? ?bf c4 05 40 00 ? ? ? ? ?mov ? ?$0x4005c4,%edi
　　 ?40052f: ? ?e8 cc fe ff ff ? ? ? ? ?callq ?400400
　　 ?400534: ? ?b8 00 00 00 00 ? ? ? ? ?mov ? ?$0x0,%eax
　　 ?400539: ? ?5d ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?pop ? ?%rbp
　　 ?40053a: ? ?c3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?retq ?
　　 ?40053b: ? ?0f 1f 44 00 00 ? ? ? ? ?nopl ? 0x0(%rax,%rax,1)
　　……
　　使用objdump -S将其反汇编并且将其C语言源代码混合显示出来：

　　$ gcc -o hello -g hello.c //要加上-g选项
　　$ objdump -S hello
　　……
　　0000000000400526
　　:
　　#include

　　int
　　main(void)
　　{
　　 ?400526: ? ?55 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?push ? %rbp
　　 ?400527: ? ?48 89 e5 ? ? ? ? ? ? ? ?mov ? ?%rsp,%rbp
　　 ?printf("Hello World!" "\n");
　　 ?40052a: ? ?bf c4 05 40 00 ? ? ? ? ?mov ? ?$0x4005c4,%edi
　　 ?40052f: ? ?e8 cc fe ff ff ? ? ? ? ?callq ?400400
　　 ?return 0;
　　 ?400534: ? ?b8 00 00 00 00 ? ? ? ? ?mov ? ?$0x0,%eax
　　}
　　 ?400539: ? ?5d ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?pop ? ?%rbp
　　 ?40053a: ? ?c3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?retq ?
　　 ?40053b: ? ?0f 1f 44 00 00 ? ? ? ? ?nopl ? 0x0(%rax,%rax,1)
　　……

（编辑：云计算网_汕头站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!

鲜为人知但功能强悍的	怎样在 Ubuntu 22.04
Linux 上文件编辑器 E	嵌入式Linux文件系统详