GCC——C程式是如何編譯成的

摘要：
    在windows環境，我們有整合式開發環境（IDE），使得我們對編譯器瞭解的很少。當我們專向linux時需要在命令列下編譯自己的程式需要對編譯器的 命令列參數比較熟悉。而如果是做嵌入開發構建自己的作業系統時失去了系統平台，需要我們對編譯的過程以及可執行檔的內部結構有所瞭解。本文講述了如何編 譯可執行檔、靜態庫、動態庫，如何最佳化編譯器，如何編譯無作業系統環境下的程式（自己的OS）等。

1.分析普通的helloworld程式
    先書寫一下一個簡單的helloworld程式如下：
/* hello.c */
int main(int argc, char * argv[])
{
    return 0
}
    編譯器：
gcc -o hello hello.c
    等價的編譯方法：
gcc -c hello.c
gcc -o hello.my -nostartfiles hello.o /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/crtn.o
    我在redflag workstation 5.0版本下用3.4.3版本GCC編譯器編譯出來的大小都是3589位元組，並且用diff命令比較為相同的檔案。由此證明gcc在編譯並連結 hello.c檔案時先將hello.c編譯成hello.o，然後將它與crt1.o、crti.o、crtn.o連結在一起。

    如果要寫一個沒有main函數的程式，就需要自己實現crt1.o。程式入口為符號“_start”處。代碼如下：
/* nomain.c */
void _start(void)
{
    _exit(0);
}
gcc -o nomain -nostartfiles hello.c

2.編譯和使用庫
    除了直接編譯代碼外還會使用到函數庫。庫有靜態庫和動態庫之分。靜態庫是以.a結尾的檔案，例如：libXXX.a；動態庫是以.so結尾的檔案，例如： libXXX.so。XXX之後或者.so和.a之後會跟版本號碼，例如：libc-2.3.4.so，或者libuuid.so.1.2。
    加入函數庫的代碼如下：
/* test.h */
int test1 (void);

/* test.c */
#include <stdio.h>
#include "libtest.h"

int test1 (void)
{
    printf("test1 function is called./n");
    return 0;
}
    當要編譯成靜態庫的時候使用如下命令產生libtest.a：
gcc -c test.c
ar -r libtest.a test.o
    當要編譯成動態連結程式庫的時候使用如下命令產生libtest.so
gcc -c -fpic test.c
gcc -shared test.o -o libtest.so
或
gcc -fpic -shared test.c -o libtest.so
    當需要調用該庫時使用如下代碼。
/* calllib.c */
#include "test.h"

int main (int argc, char * argv[])
{
    test1();
}
    按如下方式編譯：
gcc -o calllib.static calllib.c libtest.a
或
gcc -o calllib.dynamic calllib.c libtest.so
或
gcc -o calllib calllib.c -ltest
    前提是libtest.a或libtest.so在當前編譯的目錄。
    使用ldd顯示calllib.static依賴的庫只有libc和ld-linux，但calllib.dynamic就多了一個libtest.so。


3.庫檔案和標頭檔
    在程式中，使用#include <stdio.h>類似的標頭檔stdio.h在編譯器的標頭檔路徑中，#include "abc.h"中的stdio.h檔案則應該在目前的目錄。通過對編譯器指定參數-I<PATH>來指定標頭檔所在目錄，可以用 #include <>來引用。例如：gcc -I./include hello.c，將從目前的目錄下的include目錄下去尋找標頭檔。
    同理，程式中調用的庫函數在編譯時間也需要指定路徑，同時指定庫。使用-L<PATH>參數指定庫檔案的目錄，-l<FILE>指定包含的庫檔案。例如，要使用libXXX.so庫，參數為-lXXX。
    一般一個庫編譯完成後有庫檔案和標頭檔。如果要使用這個庫，可以將庫檔案目錄和標頭檔目錄分別用-I和-L參數指定，也可以將他們拷貝到編譯器的include和lib目錄下。


4.縮小程式體積
    代碼如下：
/* nomain.c */
void _start(void)
{
    asm("movl , eax/n"
        "movl {fckeditor}, ebx/n"
        "int {fckeditor}x80"
    );
}
使用如下方法能使可執行檔體積最小（手工方法除外）。
gcc -o nomain -s -O3 nomain.c
objcopy -R .comment -R .data
    由此得到可執行檔的體積為352位元組。


    GCC能編譯出2種格式的可執行體：a.out格式、elf格式。其中.o目標檔案、.a靜態庫檔案

Appendix.1 常用命令
ldd：顯示可執行檔或者庫檔案依賴的庫檔案。
objdump：顯示elf可執行檔的內部資訊。
    -h：顯示
    -t：顯示符號資訊
    -T：顯示動態符號資訊。（例如引用動態連結程式庫中的函數名稱）
    -r：顯示重定位入口資訊。
    -R：顯示動態重定位入口資訊。（例如：動態連結程式庫中的變數或者函數地址）
    -s：顯示所有section內容。
    -S：反組譯碼程式碼片段。
objcopy：copy elf檔案內容
    -R：刪除某個section
    -j：僅僅複製指定的section  引用:http://blog.chinaunix.net/u/1028/showart.php?id=1668046