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GCC -c选项:生成目标文件

我们知道,从 C、C++源代码生成可执行文件要经历 4 个过程,分别为预处理、编译、汇编和链接。

GCC -E选项:对源程序做预处理操作》一节以 demo.c 源文件为例,介绍了如何对源文件进行预处理,并生成相应的 demo.i 预处理文件;《GCC -S选项:编译非汇编文件》一节介绍了如何对 demo.c 或者 demo.i 进行编译,并生成相应的 demo.s 汇编代码文件。

[root@bogon demo]# ls
demo.c
[root@bogon demo]# cat demo.c
#include <stdio.h>
int main(){
   puts("Hello,World!");
   return 0;
}
[root@bogon demo]# gcc -E demo.c -o demo.i
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i
[root@bogon demo]# gcc -S demo.i
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demo.s

在此基础上,本节继续讲解如何对已得到的 dmeo.s 执行汇编操作,并得到相应的目标文件。所谓目标文件,其本质为二进制文件,但由于尚未经过链接操作,所以无法直接运行。

gcc -c指令

简单地理解,汇编其实就是将汇编代码转换成可以执行的机器指令。大部分汇编语句对应一条机器指令,有的汇编语句对应多条机器指令。相对于编译操作,汇编过程会简单很多,它并没有复杂的语法,也没有语义,也不需要做指令优化,只需要根据汇编语句和机器指令的对照表一一翻译即可。

通过为 gcc 指令添加 -c 选项(注意是小写字母 c),即可让 GCC 编译器将指定文件加工至汇编阶段,并生成相应的目标文件。例如:

[root@bogon demo]# gcc -c demo.s
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demo.o  demo.s

可以看到,该指令生成了和 demo.s 同名但后缀名为 .o 的文件,这就是经过汇编操作得到的目标文件。

当然如果必要的话,还可以为 gcc -c 指令在添加一个 -o 选项,用于将汇编操作的结果输入到指定文件中,例如:

[root@bogon demo]# gcc -c demo.s -o test.o
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demo.o  demo.s  test.o


需要强调的一点是,和 gcc -S 类似,gcc -c 选项并非只能用于加工 .s 文件。事实上,-c 选项只是令 GCC 编译器将指定文件加工至汇编阶段,但不执行链接操作。这也就意味着:
  • 如果指定文件为源程序文件(例如 demo.c),则 gcc -c 指令会对 demo.c 文件执行预处理、编译以及汇编这 3 步操作;
  • 如果指定文件为刚刚经过预处理后的文件(例如 demo.i),则 gcc -c 指令对 demo.i 文件执行编译和汇编这 2 步操作;
  • 如果指定文件为刚刚经过编译后的文件(例如 demo.s),则 gcc -c 指令只对 demo.s 文件执行汇编这 1 步操作。

注意,如果指定文件已经经过汇编,或者 GCC 编译器无法识别,则 gcc -c 指令不做任何操作。

这里以 demo.c、demo.i、demo.s 为例,演示 gcc -c 指令的作用:

[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demo.s
[root@bogon demo]# gcc -c demo.c -o democ.o
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  democ.o  demo.s
[root@bogon demo]# gcc -c demo.i -o demoi.o
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demoi.o  democ.o  demo.s
[root@bogon demo]# gcc -c demo.s -o demos.o
[root@bogon demo]# ls
demo.c  demo.i  demoi.o  democ.o  demo.s  demos.o

以上操作分别生成的 democ.o、demoi.o 以及 demos.o,其包含的二进制内容是完全一样的,只是文件名不同而已。

gcc执行链接操作

得到生成目标文件之后,接下来就可以直接使用 gcc 指令继续执行链接操作,例如:

[root@bogon demo]# gcc democ.o -o democ.exe
[root@bogon demo]# ./democ.exe
Hello,World!
[root@bogon demo]# gcc demoi.o -o demoi.exe
[root@bogon demo]# ./demoi.exe
Hello,World!
[root@bogon demo]# gcc demos.o -o demos.exe
[root@bogon demo]# ./demos.exe
Hello,World!

gcc 会根据所给文件的后缀名 .o,自行判断出此类文件为目标文件,仅需要进行链接操作,所以这里的 gcc 指令只会对 democ.o、demoi.o、demos.i 执行链接操作,并分别生成 democ.exe、demoi.exe 以及 demos.exe 这 3 个可执行文件。

通过分别执行这 3 个可执行文件,其执行结果完全相同,从侧面验证了 democ.o、demo.i.o、demos.o 包含二进制的内容相同。

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