Hello World！的編譯過程（C語言）
阿新 • • 發佈：2019-02-18
幾乎所有學C語言程式設計的同學第一個接觸的程式都是Hello World！。但是它是怎麼由c檔案轉換為可執行檔案的呢？
原始檔(helloworld.c)如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello World!\n");
return 0;
}以mac為例，使用命令：
gcc -o helloworld helloworld.c
這條命令實際上隱含了編譯的4個過程：預處理、編譯、彙編和連結
- 預處理
前處理器（cpp）根據#開頭的命令，將所需的資訊直接插入到原始檔內，以此得到另一個c程式，通常以.i為副檔名，如helloworld.i
使用以下命令可生成helloworld.i
gcc -E helloworld.c -o helloworld.i
檢視helloworld.i可以看到原本的.c檔案已經被擴充套件成了相當有規模的一個檔案。
apple$ cat helloworld.i
# 1 "helloworld.c"
# 1 "<built-in>" 1
# 1 "<built-in>" 3
# 330 "<built-in>" 3
# 1 "<command line>" 1
# 1 "<built-in>" 2
# 1 "helloworld.c" 2
# 1 "/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.12.sdk/usr/include/stdio.h" 1 3 4 - 編譯
使用編譯器（ccl）將文字檔案helloworld.i翻譯為包含組合語言程式的另一個文字檔案helloworld.s
使用以下命令可生成helloworld.s
gcc -S helloworld.c -o helloworld.s
檢視helloworld.s可以看到完整的組合語言程式
.section __TEXT,__text,regular,pure_instructions
.macosx_version_min 10, 12
.globl _main
.align 4, 0x90
_main: ## @main
.cfi_startproc
## BB#0:
pushq %rbp
Ltmp0:
.cfi_def_cfa_offset 16
Ltmp1:
.cfi_offset %rbp, -16
movq %rsp, %rbp
Ltmp2:
.cfi_def_cfa_register %rbp
subq $16, %rsp
leaq L_.str(%rip), %rdi
movl $0, -4(%rbp)
movb $0, %al
callq _printf
xorl %ecx, %ecx
movl %eax, -8(%rbp) ## 4-byte Spill
movl %ecx, %eax
addq $16, %rsp
popq %rbp
retq
.cfi_endproc
.section __TEXT,__cstring,cstring_literals
L_.str: ## @.str
.asciz "Hello World!\n"
- 彙編
彙編器（as）將helloworld.s翻譯為機器語言指令，並將這些指令打包成可重定位目標程式的格式，將結果儲存在目標檔案helloworld.o中。
使用以下命令可生成helloworld.o
gcc -c helloworld.c
helloworld.o是二進位制檔案，使用文字編輯器開啟會呈現為亂碼:
???? ?? ?__text__TEXT* ??__cstring__TEXT*J__compact_unwind__LD8 X?__eh_frame__TEXTX@x
h$
??
PUH??H??H?=E???1ɉE???H??]?Hello World!
*zRx
- ?$????????*A?C
_main_printf- 連結
連結器（ld）將程式引用的外部.o合併入helloworld.o的過程，結果得到目標可執行檔案helloworld
使用以下命令可生成helloworld
gcc -o helloworld helloworld.c
可執行檔案載入到儲存器後，可由系統負責執行
apple$ ./helloworld
Hello World!以上就是完整的helloworld.c的編譯過程，其中還涉及到很多計算機系統底層的知識，希望可以在後續的部落格中繼續展開。