编译过程

本文章将讲述对于c/c++，从源代码生成可执行文件的过程。

5个阶段

阶段名称	输入	输出	作用
编写代码		.h . cpp .c .cc	编写源文件头文件
预编译	.h . cpp .c .cc	*.i	①展开头文件在写有#include 或#include “filename”的文件中，将文件filename展开，通俗来说就是将fiename文件中的代码写入到当前文件中； ②宏替换 ③去掉注释 ④条件编译即对#ifndef #define #endif进行判断检查，也正是在这一步，#ifndef #define #endif的作用体现出来，即防止头文件被多次重复引用
编译	*.i	*.s	①编译器在每个文件中保存一个函数地址符表，该表中存储着当前文件内包含的各个函数的地址； ②因为这步要生成汇编代码，即一条一条的指令，而调用函数的代码会被编译成一条call指令，call指令后面跟的是jmp指令的汇编代码地址，而jmp指令后面跟的才是“被调用的函数编译成汇编代码后的第一条指令”的地址，但是给call指令后面补充上地址的工作是在链接的时候做的事情。
汇编	*.s	.o .obj	将汇编代码转成机器码
链接	.o 库文件(.a .lib .so .dll)	可执行文件：.out .exe	对于静态库:在链接成可执行程序的时候，需要把目标文件和静态库文件都装进可执行程序中对于动态库: 其实不在链接的阶段时候，而是在实际运行的时候，程序需要找到动态库，才能使用里面的方法

代码举例（没有自制的库）

源代码

main.c

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

# 预处理

使用gcc 的 -E命令对源文件进行预处理生成.i文件，使用-o指定生成的文件名

gcc -E main.c -o main.i

得到

1 2	book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ ls main.c main.i

编译

使用gcc -S命令来对源文件进行编译，得到汇编文件，gcc会补全前面的步骤。

或者对.i 文件进行编译，得到相同的汇编文件，都是一样的。

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book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ gcc -S main.c -o main.s
book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ ls
main.c  main.i  main.s

汇编

使用gcc -c命令，对源文件进行汇编，得到二进制文件，在linux和macos等类unxi系统下是.o文件，在windows下是.obj文件

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book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ gcc -c main.c -o main.o
book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ ls
main.c  main.o

链接

使用不带参数的gcc可以进行链接，生成可执行文件

book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ gcc main.c -o main.out
book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ ls
main.c  main.out
book@100ask:~/mydir/learn/compile/nolib$ ./main.out
Hello world!

代码举例（自制静态库)

原理说明

将使用到的函数封装到一个静态库文件中，这样用的时候就不用找到那些使用到的方法的实现代码了，只需要找到提供的库文件，这样非常方便，尤其是对于大型的工程。几乎是必须的，从使用库的开发者的角度来看，我为了用别人提供的方法，只需要有两样东西，一个是头文件，一个是库文件，在写代码的时候包含头文件，相当于得到了方法的使用说明啊，然后在链接的时候用到了库文件，组装成了完整的可执行程序。

对于linux来说，静态库必然是一个lib***.a的格式，***代表了这个库的名称，在链接的阶段需要使用到，在编写源代码的时候其实完全不需要用到这个名字的。

制作库文件

编写库的源码

在lib文件夹下创建库文件的源码，如下所示，提供一个打印helloworld的方法

printhelloworld.c

#include "printhelloworld.h"
void printhelloworld(void){
    printf("Hello world!\n");
}

printhelloworld.h

#ifndef COMPILE_PRINTHELLOWORLD_H
#define COMPILE_PRINTHELLOWORLD_H
#include <stdio.h>
void printhelloworld(void);
#endif

生成目标文件

==需要从库的源码生成目标文件，然后才能通过ar工具打包成静态库文件==

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book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib/lib$ gcc -c *.c -o printhelloworld.o
book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib/lib$ ls
printhelloworld.c  printhelloworld.h  printhelloworld.o

生成静态库文件

通过ar工具，将目标文件打包成静态库文件.a文件，注意：==名称必须是lib***.a的格式==，这样才能被gcc的链接命令的-l选项识别，符合linux的规定

book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib/lib$ ar -crv libprinthelloworld.a *.o
a - printhelloworld.o
book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib/lib$ ls
libprinthelloworld.a  printhelloworld.c  printhelloworld.h  printhelloworld.o

使用库文件

创建main.c，在里面包含头文件

main.c

#include "lib/printhelloworld.h"
int main()
{
    printhelloworld();
    return 0;
}

生成可执行文件，这一步是在==链接的时候使用到了库文件==

book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib$ gcc main.c -o main.out -L ./lib -l printhelloworld
book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib$ ls
lib  main.c  main.out
book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib$ ./main.out
Hello world!

最终的目录和文件结构：

book@100ask:~/mydir/learn/compile/staticlib$ tree
.
├── lib
│   ├── libprinthelloworld.a
│   ├── printhelloworld.c
│   ├── printhelloworld.h
│   └── printhelloworld.o
├── main.c
└── main.out

代码举例（自制动态库)

动态库的代码，不会在链接的阶段被放入可执行程序中，而是在程序运行的时候，会找到动态库，使用到里面的代码。这样就节省了空间，对于升级也很方便，如果是静态库的话，库函数更新了，还需要重新打包链接成可执行程序，但是动态库就只需要更新库文件。

制作库文件

代码也是和静态库一样，只是打包的方式不同，对于动态库，只需要通过gcc就可以完成全部的打包工作，-shared表示创建动态库，-fPIC表示创建于地址无关的编译程序

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book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib/lib$ gcc printhelloworld.c -o libprinthelloworld.so -shared -fPIC
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib/lib$ ls
libprinthelloworld.so  printhelloworld.c  printhelloworld.h

使用库文件

在创建main.out可执行文件时，需要能够找到libprinthelloworld.so这个库文件，因此需要指定路径，使用和静态库相同的语法：-L指定库文件的路径，-l指定库文件的名称。

但是，==在执行的时候，默认情况下linux会去/usr/lib这个路径下，找到动态库，==因此，我们把libprinthelloworld.so复制到这里面，在创建可执行文件的时候，就不需要指定动态库的路径了，因此在/usr/lib这个文件夹下了，只需要指定名称，如下所示

book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib/lib$ sudo cp libprinthelloworld.so /usr/lib
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib/lib$ cd ..
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib$ ls
lib  main.c
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib$ gcc main.c -o main.out -lprinthelloworld
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib$ ls
lib  main.c  main.out
book@100ask:~/mydir/learn/compile/dynamiclib$ ./main.out
Hello world!

参考

[]:https://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/51344625