导读：带你一窥生成二进制文件步骤的幕后，以便在出现一些错误时，你知道如何逐步解决问题。
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带你一窥生成二进制文件步骤的幕后，以便在出现一些错误时，你知道如何逐步解决问题。
C 语言广为人知，深受新老程序员的好评。使用 C 语言编写的源文件代码，使用了标准的英语术语，因而人们可以方便阅读。然而，计算机只能理解二进制代码。为将代码转换为机器语言，你需要使用一种被称为编译器(compiler)的工具。
最常见的编译器是 GCC（GNU 编译器集(GNU Compiler Collection)）。编译过程涉及到一系列的中间步骤及相关工具。
安装 GCC
为验证在你的系统上是否已经安装了 GCC，使用gcc命令：
如有必要，使用你的软件包管理器来安装 GCC。在基于 Fedora 的系统上，使用dnf：
在基于 Debian 的系统上，使用apt：
在安装后，如果你想查看 GCC 的安装位置，那么使用：
演示使用 GCC 来编译一个简单的 C 程序
这里有一个简单的 C 程序，用于演示如何使用 GCC 来编译。打开你最喜欢的文本编辑器，并在其中粘贴这段代码：
保存文件为 ，接下来编译它：
如你所见， 是编译后默认生成的二进制文件。为查看你所新编译的应用程序的输出，只需要运行它，就像你运行任意本地二进制文件一样：
命名输出的文件
文件名称 是非常莫名其妙的，所以，如果你想具体指定可执行文件的名称，你可以使用 选项：
（LCTT 译注：注意这和最近 Linux 内核废弃的 a.out 格式无关，只是名字相同，这里生成的 a.out 是 ELF 格式的 —— 也不知道谁给起了个 这破名字，在我看来，默认输出文件名就应该是去掉了 扩展名后的名字。by wxy）
当开发一个需要编译多个 C 源文件文件的大型应用程序时，这种选项是很有用的。
在 GCC 编译中的中间步骤
编译实际上有四个步骤，即使在简单的用例中 GCC 自动执行了这些步骤。
1.预处理(Pre-Processing)：GNU 的 C 预处理器（cpp）解析头文件（ 语句），展开宏(macros)定义（ 语句），并使用展开的源文件代码来生成一个中间文件，如 。
2.编译(Compilation)：在这个期间中，编译器将预处理的源文件代码转换为指定 CPU 架构的汇编代码。由此生成是汇编文件使用一个 扩展名来命名，如在这个示例中的 。
3.汇编(Assembly)：汇编程序（）将汇编代码转换为目标机器代码，放在目标文件中，例如 。
4.链接(Linking)：链接器（）将目标代码和库代码链接起来生成一个可执行文件，例如 。
在运行 GCC 时，可以使用 选项来查看每一步的细节：
Compiler flowchart
手动编译代码
体验编译的每个步骤可能是很有用的，因此在一些情况下，你不需要 GCC 完成所有的步骤。
首先，除源文件文件以外，删除在当前文件夹下生成的文件。
预处理器
首先，启动预处理器，将其输出重定向为 ：
查看输出文件，并注意一下预处理器是如何包含头文件和扩展宏中的源文件代码的。
编译器
现在，你可以编译代码为汇编代码。使用 选项来设置 GCC 只生成汇编代码：
查看汇编代码，来看看生成了什么。
汇编
使用你刚刚所生成的汇编代码来创建一个目标文件：
链接
要生成一个可执行文件，你必须将对象文件链接到它所依赖的库。这并不像前面的步骤那么简单，但它却是有教育意义的：
在链接器查找完 库后，出现一个引用 错误。你必须找出适合的链接器选项来链接必要的库以解决这个问题。这不是一个小技巧，它取决于你的系统的布局。
在链接时，你必须链接代码到核心运行时(core runtime)（CRT）目标，这是一组帮助二进制可执行文件启动的子例程。链接器也需要知道在哪里可以找到重要的系统库，包括 和 ，尤其是其中的特殊的开始和结束指令。这些指令可以通过 和 选项来分隔，或者使用指向 和 的路径。
这个示例使用了 RHEL 8 上的路径，因此你可能需要依据你的系统调整路径。
在 Slackware 上，同样的链接过程会使用一组不同的路径，但是，你可以看到这其中的相似之处：
现在，运行由此生成的可执行文件：
一些有用的实用程序
下面是一些帮助检查文件类型、符号表(symbol tables)和链接到可执行文件的库的实用程序。
使用file实用程序可以确定文件的类型：
对目标文件使用nm实用程序可以列出符号表(symbol tables)：
使用ldd实用程序来列出动态链接库：
总结
在这篇文章中，你了解到了 GCC 编译中的各种中间步骤，和检查文件类型、符号表(symbol tables)和链接到可执行文件的库的实用程序。在你下次使用 GCC 时，你将会明白它为你生成一个二进制文件所要做的步骤，并且当出现一些错误时，你会知道如何逐步处理解决问题。
via:https://opensource.com/article/22/5/gnu-c-compiler
作者：Jayashree Huttanagoudar选题：lkxed译者：robsean校对：wxy
本文由LCTT原创编译，Linux中国荣誉推出
LCTT 译者 ：郑
翻译： 99.0 篇
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贡献： 1274 天
2018-12-03
2022-05-30
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