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标题: Linux C++ 开辟3 - 你写的Hello world经过哪些过程才被计算机明白和执行？ [打印本页]

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作者: 悠扬随风    时间: 2024-8-12 15:03
标题: Linux C++ 开辟3 - 你写的Hello world经过哪些过程才被计算机明白和执行？

• 1. C/C++的编译过程
  
  
  
  • 1.1. 预处理
    
  • 1.2. 编译
    
  • 1.3. 汇编
    
    
    
    • 1.3.1. 汇编过程
      
    • 1.3.2. 目的文件
      
    
    
  • 1.4. 链接
    
  
  
• 2. 编译过程示例
  
  
  
  • 2.1. 源代码
    
  • 2.2. 逐步编译步伐
    
    
    
    • 2.2.1. 编译指令
      
    • 2.2.2. 链接报错问题
      
    
    
  • 2.3. 单步编译
    
  
  
• 3. gcc/g++与gpp、as、ld的关系
  
  
  
  • 3.1. 关系图
    
  • 3.2. 示例演示
    
  
  
• 4. 参考文档
  

上一篇《Linux C++ 开辟2 - 编写、编译、执行第一个步伐》我们编写了一个Hello world步伐，并在Linux下完成了正常的编译和执行。
上一篇中我们用g++ ./demo01.cpp这个指令就轻松将我们的demo01.cpp源代码编译成了二进制步伐，那你知道这个指令内部经历了哪些过程吗？
1. C/C++的编译过程

先说结论：C/C++的编译过程包括 预处理、编译、汇编、链接 四个关键的步骤，整个编译的处理流程如下图所示：

更粗粒度的划分，我们又把 预处理、编译、汇编 称为编译过程，就是把源代码(.c/.cpp/.cc)生成目的代码；链接的动作单独一个过程，称为链接过程。
1.1. 预处理

预处理也称为预编译，由预处理器（cpp）执行，预处理阶段重要处理一些预处理指令，好比文件包含、宏界说、条件编译等。

• 文件包含，也就是将所有通过#include包含的头文件更换成真正的内容。
  
• 宏界说，预处理时必要把所有的宏界说更换成真正的内容。
  
• 条件编译，也就是通过如#ifdef, #ifndef, #else, #elif, #endif等指令界说的条件编译，预处剖析把不符合条件的代码删除，只保留符合条件的代码。
  

1.2. 编译

编译阶段要做的工作就是通过词法分析、语法分析和语义分析，在确认所有的源代码都符合语法规则之后，将其翻译成等价的汇编代码(中间代码)，即.s或.asm文件。这个过程是整个步伐构建的核心部分，也是最复杂的部分之一。
更多关于汇编语言的介绍参加《汇编语言1 - 什么是汇编语言？》。
除此之外，编译器还会在这个阶段举行代码优化。优化重要包含两大部分：一部分是对源代码本身逻辑的优化，如删除公共表达式、删除无用赋值、循环优化、复写传播等。另一部分是根据目的装备的硬件布局，对执行指令举行优化，如寄存器分配、指令调理、指令合并等。
1.3. 汇编

1.3.1. 汇编过程

汇编的过程就是通过不同平台的汇编器(如：Linux的AS、Windows的MASM)将汇编代码翻译成呆板能辨认的呆板码，即生成目的文件(Linux下是.o，windows下是.obj)。
1.3.2. 目的文件

目的文件（Object File） 是源代码经过预处理、编译、汇编后生成的中间文件，Linux下的目的文件(.o)的文件格式是ELF(Executable and Linkable Format)，它包含了呆板代码、数据、符号表和重定位信息等。
我们来看一个.o文件的文件头，

1. # 查看.o文件的文件头
2. objdump -h demo01.o
3. # 输出结果：文件的组成
4. demo01.o:     file format elf64-x86-64
6. Sections:
7. Idx Name          Size      VMA               LMA               File off  Algn
8.   0 .text         0000003a  0000000000000000  0000000000000000  00000040  2**0
9.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, CODE
10.   1 .data         00000000  0000000000000000  0000000000000000  0000007a  2**0
11.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
12.   2 .bss          00000000  0000000000000000  0000000000000000  0000007a  2**0
13.                   ALLOC
14.   3 .rodata       00000011  0000000000000000  0000000000000000  0000007a  2**0
15.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
16.   4 .comment      00000027  0000000000000000  0000000000000000  0000008b  2**0
17.                   CONTENTS, READONLY
18.   5 .note.GNU-stack 00000000  0000000000000000  0000000000000000  000000b2  2**0
19.                   CONTENTS, READONLY
20.   6 .note.gnu.property 00000020  0000000000000000  0000000000000000  000000b8  2**3      
21.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
22.   7 .eh_frame     00000038  0000000000000000  0000000000000000  000000d8  2**3
23.                   CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, READONLY, DATA

复制代码

行：

• .text: 代码段(存放函数的二进制呆板指令)
  
• .data: 数据段(存已初始化的局部/全局静态变量、未初始化的全局静态变量)
  
• .bss: bss段(声明未初始化变量所占大小)
  
• .rodata: 只读数据段(存放 " " 引住的只读字符串)
  
• .comment: 注释信息段
  
• .node.GUN-stack: 堆栈提示段
  

列：

• Size: 段的长度
  
• File Off: 段的所在位置(即距离文件头的偏移位置)
  

段的属性：

• CONTENTS: 表示该段在文件中存在
  
• ALLOC: 表示只分配了大小，但没有存内容
  

1.4. 链接

步伐的链接阶段可分为两个步骤：

• 第一步：由于每个.o文件都有都有自己的代码段、bss段，堆，栈等，所以链接器首先将多个.o 文件相应的段举行合并，建立映射关系及合并符号表。举行符号解析，符号解析完成后就是给符号分配虚拟地点。
  
• 第二步：将分配好的虚拟地点与符号表中界说的符号一一对应起来，使其成为正确的地点，使代码段的指令可以根据符号的地点执行相应的操作，最后由链接器生成可执行文件。
  

2. 编译过程示例

2.1. 源代码

我们照旧以《Linux C++ 开辟2 - 编写、编译、执行第一个步伐》中使用的源代码为例举行讲解。
demo01.cpp:
[code]#include int main(){    std::cout

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