[译] C track: compiling C programs.

原文：C track: compiling C programs.

C track: compiling C programs.

尽管有些计算机语言（如 Schema 或者 Basic）通常使用交互式的解释器（当你输入命令后，就可立即执行），但 C 语言不是。C 的源文件总是要通过一个叫做编译器（compiler）的程序编译成二进制代码然后运行。这就是我们接下来要详细说明的几个步骤。

几种不同类型的文件

你需要4种文件进行编译C 程序：

常规的源代码文件（source code）。 这些文件包含了函数定义，并约定以 "

.c

" 作为结尾进行命名。

头文件（Header）. 这些文件包含了函数声明（也叫做函数原型）以及各种预处理语句。源文件可以通过头文件访问外部定义的函数。头文件的文件名约定以 "

.h

" 作为结尾.

目标文件（Object）. 这些文件由编译器的输出而产生。目标文件包含了二进制形式的函数定义，本身是不可执行文件。目标文件的文件名约定以"

.o

" 结尾，尽管在一些操作系统，如（Windows, MS-DOS），经常以"

.obj

" 结尾。

二进制可执行文件（Binary executables）。这些文件由一个叫做链接器（linker）的程序的输出而产生。链接器链接一些目标文件并产生可以直接执行的二进制文件。二进制可执行文件在 Unix 操作系统上没有后缀名，但在 Windows 上，通常以"

.exe

" 作为后缀名。

还有其他的各种文件，尤其是静态库文件（"

.a

" files or ".lib" on Windows）以及共享库文件（"

.so

" files or ".dll" on Windows）。但通常，你不需要直接与他们打交道。

预处理

在编译器开始编译源文件之前，源文件由预处理器（preprocessor）进行处理。预处理器是一个真实的单独的程序（通常叫做"

cpp

", for "C preprocessor"），而由编译器在编译前自动调用。预处理器的工作就是讲源文件转换成另外一个源文件（你也可以认为是对源文件的修改或者扩展）。修改后的文件可能作为一个真实的文件存在文件系统中，也可能仅仅是在发送给编译器之前在内存中作短暂的保留。另外，你不需要特别关注预处理，但是你需要知道预处理是干什么滴。

预处理指令以符号（"

#

"）开始. 在多种预处理指令中，有两种最为重要：

#define

. 主要用于定义常量。如，

#define BIGNUM 1000000

指定在剩下的程序中任何位置处理的字符串 BIGNUM 应该被替换为 1000000。例如，这个语句：

int a = BIGNUM;

变成了

int a = 1000000;

#define

语句用于避免一个常量值在源文件中多处重复出现。这在你随后需要对这常量值进行修改时是相当的重要，并且可以减少bug 的滋生，你只需要对 ＃define 的定义修改，而不是对常量值在整个源代码中多处的出现位置进行修改。

#include

. 用于访问位于源文件之外的函数定义。例如：

#include<stdio.h>

在源代码编译之前，预处理器将<stdio.h> 的内容替换

#include

语句所在的位置。

#include

总是用于主要包含函数声明和＃define 语句的头文件。 这时，我们可以通过

#include

语句而使用一些函数，如

printf

和

scanf

, 这两个函数的声明就位于文件

stdio.h 中

. 在源文件中，在函数声明或者定义之前，C compilers 是不允许我们使用函数的；

#include

语句就是用于这种情况，从而使我们可以复用之前用C 编写的代码。

还有其他的各种预处理指令，我们将会根据需要进行有所处理。

生成目标文件: 编译器

在 C 预处理器包含了所有的头文件并且展开所有的

#define

和

#include

语句（也有其他一些在源文件中出现的预处理指令）后，编译器就可以编译程序了。编译器将 C 源文件编译成目标文件（object code），包含二进制版本源代码并以 ".o" 结尾的文件。 然而，目标文件并不能直接运行。为了能够生成可执行文件，你还需要加入被

#include

d 包含的库函数代码（这个通过 ＃include 包含函数声明是不一样的）。这就是下一节要讲到的链接器 linker 的工作。

通常，编译由以下方式被调用：

% gcc -c foo.c

符号

%

是 unix 提示符. 它告诉编译器对文件

foo.c

运行预处理程序并编译成目标文件

foo.o。

-c

选项意思是由编译器将源文件编译成目标文件而不会调用链接器。如果你的整个程序就一个源文件，你也可以这么做：

% gcc foo.c -o foo

它告诉编译器在文件

foo.c 运行预处理器，编译并链接产生一个可执行文件

foo。

-o

表示二进制可执行文件（程序）将以其随后的单词作为文件名。 如果你不制定

-o 选项，或者仅仅是输入

gcc foo.c，由于某种历史原因，可执行文件将以

a.out

命名。

请注意编译器的名字，我们使用的是

gcc，

代表 "GNU C compiler" 或者 "GNU compiler collection" 。也有其他的编译器；他们中大多数都以

cc（"C compiler"）命名。在

Linux 操作系统中

cc 是

gcc 的别名。

揉成一团: 链接器

链接器的工作就是将一组目标文件（.o 文件）一起链接到一个二进制可执行文件。这包括从你的源代码文件编译的目标文件，以及预编译的库文件（library files）。 这些文件

.a

或者

.so 作为结尾命名，通常你不需要知道他们，因为他们中大多数可以由链接器（

linker）定位并根据需要自动链接。

像预处理器一样，链接器也是一个叫做 ld 独立的程序。也如预处理器一样，链接器在你使用编译器时自动被调用。链接器通常使用的方式如下：

% gcc foo.o bar.o baz.o -o myprog

这一行是告诉编译器一起将三个目标文件（

foo.o

,

bar.o

, and

baz.o）

链接成一个名为

myprog 的二进制可执行文件

.

这就是你需要知道如何编译你的 C 程序的事情。通常，我们也推荐

-Wall

选项：

% gcc -Wall -c foo.cc

-Wall

选项让编译器对合法但是可以的代码结构发出警告，并且帮助你轻松捕获一些 bugs。如果你想要更多的编译检查项:

% gcc -Wall -Wstrict-prototypes -ansi -pedantic -c foo.cc

-Wstrict-prototypes

选项是让编译器对代码中没有正确原型的函数做出警告。

-ansi

和

-pedantic

是让编译器对代码中不可移植的结构（e.g. 一些在 gcc 中合法而不满足标准 C compilers 的代码结构；这些结构通常是需要避免的）做出警告。

References

Kernighan and Ritchie, The C Programming Language, 2nd Ed.

The man page for

gcc

. Type:

man gcc

at the unix prompt.

The GNU Info documentation on

gcc

. Warning! This is far more information than most people could possibly absorb in the average millenium.

Info documentation on

gcc

can be accessed through the GNU emacs editor by typing "M-x info" (where "M-x" means to hit the meta-key and "x" simultaneously), or "C-h i" (where "C-h" means to hit the control key and "i" simultaneously), followed by "mgcc<return>". Type "minfo<return>" instead for a quick tour of how to use info. You can also access the info documentation from the unix command line by typing

info gcc

.