【ARM裸机】 - 编译流程

1、编译流程包括：

       预处理(.i)->编译(.s)->汇编(.o)->链接(可执行文件)

2、gcc的使用方法：

gcc  [选项]   文件名

gcc常用选项：

  -v：查看gcc编译器的版本，显示gcc执行时的详细过程

  -o <file>           Place the output into <file>

                           指定输出文件名为file，这个名称不能跟源文件名同名

  -E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link

                           只预处理，不会编译、汇编、链接

  -S                       Compile only; do not assemble or link

                           只编译，不会汇编、链接

  -c                       Compile and assemble, but do not link

                           编译和汇编，不会链接    

（1）预处理，生成预编译文件（.i文件）。以#开头的为预处理命令：将include展开，将宏定义展开，根据条件编译选择使用的代码。将结果输出到.i文件中，.i要比实际.c文件大很多。

gcc -E -o hello.i hello.c

（2）编译，生成汇编代码（.s文件）：将.i文件翻译成汇编代码。

gcc -S -o hello.s hello.i

（3）汇编，生成目标文件（.o文件）：将.s翻译成符合一定格式的机器代码（ELF）。

gcc -c -o hello.o hello.s

（4）链接，生成可执行文件：链接就是将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来，最终生成可以在特定平台运行的可执行程序。

gcc -o hello hello.o

小结：

输入文件的后缀名和选项共同决定gcc到底执行那些操作。
在编译过程中，除非使用了-E、-S、-c选项(或者编译出错阻止了完整的编译过程)否则最后的步骤都是链接。

3、不同编译路径

方式1：

gcc hello.c  输出一个a.out，然后./a.out来执行该应用程序。
gcc -o hello hello.c  输出hello，然后./hello来执行该应用程序。

方式2：

gcc -E -o hello.i hello.c
gcc -S -o hello.s hello.i
gcc -c -o hello.o hello.s
gcc -o hello hello.o

方式3：

gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.o

gcc会对.c文件默认进行预处理操作，-c再来指明了编译、汇编，从而得到.o文件,再通过gcc -o hello hello.o将.o文件进行链接，得到可执行应用程序。

4、观察编译细节（-v）

$ gcc -v -o hello hello.o
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-5/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-5 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-libmpx --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-5-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)
COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'hello' '-mtune=generic' '-march=x86-64'
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/liblto_plugin.so -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresolution=/tmp/ccbhavbV.res
-plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s
-plugin-opt=-pass-through=-lc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc
-plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroot=/ --build-id
--eh-frame-hdr -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed
-dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -z relro
-o hello
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtbegin.o
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../../lib
-L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib
-L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib
-L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../..
hello.o
-lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed -lc -lgcc --as-needed -lgcc_s --no-as-needed
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/crtend.o
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o
$

crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o是gcc加入的系统标准启动文件，对于一般应用程序，这些启动是必需的。
gcc -v -nostdlib -o hello hello.o会提示因为没有链接系统标准启动文件和标准库文件，而链接失败。这个-nostdlib选项常用于裸机/bootloader、linux内核等程序，因为它们不需要启动文件、标准库文件。
一般应用程序才需要系统标准启动文件和标准库文件。裸机/bootloader、linux内核等程序不需要启动文件、标准库文件。

动态链接使用动态链接库进行链接，生成的程序在执行的时候需要加载所需的动态库才能运行。动态链接生成的程序体积较小，但是必须依赖所需的动态库，否则无法执行。

静态链接使用静态库进行链接，生成的程序包含程序运行所需要的全部库，可以直接运行，不过静态链接生成的程序体积较大。

gcc -c -o hello.o hello.c

gcc -o hello_shared  hello.o（默认动态）

gcc -static -o hello_static hello.o（静态链接，编译结果较大）