為什么我們編寫的C語言要進行編譯？什么是編譯？編譯時發生了什么？

機器無法理解我們編寫的C語言，而編譯就是將面向人類的高級語言轉換成為面向機器的機器語言的過程，圖1是GCC編譯器進行編譯的過程，編譯時主要分為了4個階段，每個階段的具體作用將在接下來進行介紹。

注：預處理中的cpp不是 c plus plus，而是c pre-process

Part1預處理

命令：gcc -E hello.c -o hello.i

編譯過程的第一步預就是預處理，預處理結束后會產生一個后綴為(.i)的臨時文件，這一步由預處理器完成。預處理器主要完成以下任務。

1.1 頭文件展開

#include ：在系統指定路徑下尋找stdio.h；

#include "stdio.h" ：在當前路徑下尋找stdio.h 如果找不到則在系統指定路徑下尋找stdio.h。

1.2 條件編譯

根據不同情況編譯不同代碼、產生不同目標文件的機制，稱為條件編譯。條件編譯是預處理程序的功能，不是編譯器的功能；

這些操作都是在預處理階段完成的，多余的代碼以及所有的宏都不會參與編譯，不僅保證了代碼的正確性，還減小了編譯后文件的體積；

條件編譯主要處理內容為：#if，#ifdef，#ifndef, #if defined(AAA), #if defined AAA。

1.3 #define替換

將宏定義的常量或函數進行替換。

Part2編譯

命令：gcc -S hello.c -o hello.s

C 中的編譯階段使用內置編譯器軟件將 （.i） 臨時文件轉換為具有匯編級指令（低級代碼）的匯編文件 （.s）。為了提高程序的性能，編譯器將中間文件轉換為程序集文件；

匯編代碼是一種簡單的英文語言，用于編寫低級指令（在微控制器程序中，我們使用匯編語言）。整個程序代碼由編譯器軟件一次性解析（語法分析），并通過終端窗口告訴我們源代碼中存在的任何語法錯誤或警告。

Part3匯編

命令：gcc -c hello.c -o hello.o。

使用匯編程序將程序集級代碼（.s 文件）轉換為機器可理解的代碼（二進制/十六進制形式）。匯編程序是一個預先編寫的程序，它將匯編代碼轉換為機器代碼。它從程序集代碼文件中獲取基本指令，并將其轉換為特定于計算機類型（稱為目標代碼）的二進制/十六進制代碼；

生成的文件與程序集文件同名，在 DOS 中稱為擴展名為 .obj 的對象文件，在 UNIX 操作系統中擴展名為 .o；

如圖2顯示了組裝階段如何工作的示例。程序集文件 hello.s 將轉換為具有相同名稱但擴展名不同的對象文件 hello.o。

圖2

Part4鏈接

命令：gcc hello.c -o hello

鏈接是將庫文件包含在我們的程序中的過程。庫文件是一些預定義的文件，其中包含機器語言中的函數定義，這些文件的擴展名為.lib。一些未知語句寫入我們的操作系統無法理解的對象 （.o/.obj） 文件中。你可以把它理解為一本書，里面有一些你不知道的單詞，你會用字典來找到這些單詞的含義。同樣，我們使用庫文件來為對象文件中的一些未知語句賦予意義。鏈接過程會生成一個可執行文件，其擴展名為 .exe 在 DOS 中為 .out，在 UNIX 操作系統中為 .out；

如上圖2，顯示了鏈接階段如何工作的示例，我們有一個具有機器級代碼的對象文件，它通過鏈接器傳遞，鏈接器將庫文件與對象文件鏈接以生成可執行文件。

Part5****結論

• C中的編譯過程也稱為將人類可理解代碼（C程序）轉換為機器可理解代碼（二進制代碼）的過程；
• C語言的編譯過程包括四個步驟：預處理、編譯、匯編和鏈接；
• 預處理器執行刪除注釋、宏擴展、文件包含。這些命令在編譯過程的第一步執行；
• 編譯器可以提高程序的性能，并將中間文件轉換為匯編文件；
• 匯編程序有助于將匯編文件轉換為包含機器代碼的對象文件；
• 鏈接器用于將庫文件與對象文件鏈接。這是編譯中生成可執行文件的最后一步。