c语言中源文件编译后生成的文件是什么

发布时间：2022-11-24 09:49:11 作者：iii
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C语言中源文件编译后生成的文件是什么

引言

在C语言编程中，源代码文件（通常以.c为扩展名）需要经过编译器的处理才能生成可执行文件。编译过程涉及多个步骤，每个步骤都会生成不同类型的中间文件。本文将详细探讨C语言源文件编译后生成的文件类型及其作用，帮助读者深入理解C语言编译过程。

1. 编译过程概述

C语言的编译过程通常分为以下几个阶段：

预处理（Preprocessing）
编译（Compilation）
汇编（Assembly）
链接（Linking）

每个阶段都会生成相应的中间文件，最终生成可执行文件。下面我们将逐一介绍每个阶段生成的文件。

2. 预处理阶段

2.1 预处理器的功能

预处理器是编译过程的第一步，主要负责处理源代码中的预处理指令。常见的预处理指令包括#include、#define、#ifdef等。预处理器会根据这些指令对源代码进行修改，生成一个经过预处理的源代码文件。

2.2 预处理后生成的文件

在预处理阶段，编译器会生成一个扩展名为.i的文件。这个文件包含了经过预处理的源代码，所有的宏定义已经被展开，所有的#include指令已经被替换为相应的头文件内容。

例如，假设我们有一个名为main.c的源文件，经过预处理后会生成一个main.i文件。

gcc -E main.c -o main.i

2.3 预处理文件的内容

main.i文件的内容通常比原始源文件大得多，因为它包含了所有被包含的头文件内容。例如：

# 1 "main.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 1 "main.c"
# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
# 392 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/sys/cdefs.h" 1 3 4
# 393 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/gnu/stubs.h" 1 3 4
# 10 "/usr/include/gnu/stubs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/gnu/stubs-64.h" 1 3 4
# 11 "/usr/include/gnu/stubs.h" 2 3 4
# 394 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 28 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
...

3. 编译阶段

3.1 编译器的功能

在编译阶段，编译器将预处理后的源代码（.i文件）转换为汇编代码。汇编代码是一种低级语言，与机器指令一一对应，但仍然是人类可读的。

3.2 编译后生成的文件

在编译阶段，编译器会生成一个扩展名为.s的文件。这个文件包含了与源代码对应的汇编代码。

例如，继续以main.c为例，经过编译后会生成一个main.s文件。

gcc -S main.i -o main.s

3.3 汇编文件的内容

main.s文件的内容是汇编代码，通常如下所示：

    .file   "main.c"
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "Hello, World!"
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    leaq    .LC0(%rip), %rdi
    call    puts@PLT
    movl    $0, %eax
    popq    %rbp
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

4. 汇编阶段

4.1 汇编器的功能

在汇编阶段，汇编器将汇编代码（.s文件）转换为机器代码，生成目标文件。目标文件包含了机器指令，但尚未进行链接，因此还不能直接执行。

4.2 汇编后生成的文件

在汇编阶段，编译器会生成一个扩展名为.o的文件。这个文件是目标文件，包含了机器代码和符号表等信息。

例如，继续以main.c为例，经过汇编后会生成一个main.o文件。

gcc -c main.s -o main.o

4.3 目标文件的内容

目标文件（.o文件）是二进制文件，通常不可直接阅读。它包含了机器指令、符号表、重定位信息等。目标文件的内容可以通过工具如objdump或nm来查看。

objdump -d main.o

输出示例：

main.o:     file format elf64-x86-64

Disassembly of section .text:

0000000000000000 <main>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   48 8d 3d 00 00 00 00    lea    0x0(%rip),%rdi        # b <main+0xb>
   b:   e8 00 00 00 00          callq  10 <main+0x10>
  10:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  15:   5d                      pop    %rbp
  16:   c3                      retq

5. 链接阶段

5.1 链接器的功能

在链接阶段，链接器将一个或多个目标文件（.o文件）以及库文件（如标准库）合并，生成最终的可执行文件。链接器的主要任务是解析符号引用，将各个目标文件中的代码和数据段合并，并生成可执行文件。

5.2 链接后生成的文件

在链接阶段，编译器会生成一个可执行文件。在Linux系统中，可执行文件通常没有扩展名，而在Windows系统中，可执行文件的扩展名为.exe。

例如，继续以main.c为例，经过链接后会生成一个名为main的可执行文件。

gcc main.o -o main

5.3 可执行文件的内容

可执行文件是二进制文件，包含了机器指令、数据段、符号表、重定位信息等。可执行文件的内容可以通过工具如objdump或readelf来查看。

objdump -d main