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1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式

hello 程序的生命周期是从一个高级 C 语言程序开始的，因为这种形式能够被人读懂。然而，为了在系统上运行 hello.c 程序，每条 C 语句都必须被其他程序转化为一系列的 低级机器语言指令 。然后这些指令按照一种称为 可执行目标程序 的格式打好包，并以二进制磁盘文件的形式存放起来。目标程序也称为 可执行目标文件。

在 Unix 系统上，从源文件到目标文件的转化是由编译器驱动程序完成的：

linux> gee -o hello hello.e

在这里， GCC 编译器驱动程序读取源程序文件 hello.c, 并把它翻译成一个可执行目标文件 hello 。这个翻译过程可分为四个阶段完成，如图 1 -3 所示。执行这四个阶段的程序（ 预处理器 、 编译器 、 汇编器 和 链接器 ）一起构成了 编译系统 (compilation system) 。

这种荧光色的标记看起来似乎有点 低劣，下面还是将专有名词加粗处理吧。

image.png

  • 预处理阶段。 预处理器 (cpp) 根据以字符＃开头的命令，修改原始的 C 程序。比如 hello . c 中第 1 行的五 nclude 命令告诉预处理器读取系统头文件 stdio.h 的内容，并把它直接插入程序文本中。结果就得到了另一个 C 程序，通常是以 .i 作为文件扩展名。
  • 编译阶段。 编译器 (ccl) 将文本文件 hello.i 翻译成文本文件 hello.s, 它包含一个汇编语言程序。该程序包含函数 main 的定义，如下所示：
1 main:
2   subq $8, %rsp
3   movl $.LCO, $edi
4   call puts
5   movl $0, %eax
6   addq $8, %rsp
7   ret

定义中 2~7 行的每条语句都以一种文本格式描述了一条低级机器语言指令。汇编语言是非常有用的，因为它为不同高级语言的不同编译器提供了通用的输出语言。例如， C 编译器和 Fortran 编译器产生的输出文件用的都是一样的汇编语言。

  • 汇编阶段。 接下来，汇编器 (as) 将 hello.s 翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序 (relocatable object program) 的格式，并将结果保存在目标文件 hello.o 中。 hello.o 文件是一个二进制文件，它包含的 17 个字节是函数 main 的指令编码。如果我们在文本编辑器中打开 hello.o 文件，将看到一堆乱码。
  • 链接阶段。 请注意，hello 程序调用了 printf 函数，它是每个 C 编译器都提供的标准 C 库中的一个函数。 printf 函数存在于一个名为 printf.o 的单独的预编译好了的目标文件中，而这个文件必须以某种方式合并到我们的 hello.o 程序中。链接器 (ld) 就负责处理这种合并。结果就得到 hello 文件，它是一个可执行目标文件（或者简称为可执行文件），可以被加载到内存中，由系统执行。
旁注：GUN 项目

GCC 是 GNU(GNU 是 GNU's Not Unix 的缩写）项目开发出来的众多有用工具之一。 GNU 项目是 1984 年由 Richard Stallman 发起的一个免税的慈善项目。该项目的目标非常宏大，就是开发出一个完整的类 Unix 的系统，其源代码能够不受限制地被修改和传播。 GNU 项目已经开发出了一个包含 Unix 操作系统的所有主要部件的环境，但内核除外，内核是由 Linux 项目独立发展而来的。 GNU 环境包括 EMACS 编辑器、GCC 编译器、GDB 调试器、汇编器、链接器、处理二进制文件的工具以及其他一些部件。GCC 编译器已经发展到支持许多不同的语言，能够为许多不同的机器生成代码。支持的语言包括 C、 C++、 Fortran、 Java、 Pascal、面向对象 C 语言(Objective-C)和 Ada。

GNU 项目取得了非凡的成绩，但是却常常被忽略。现代开放源码运动（通常和 Linux 联系在一起）的思想起源是 GNU 项目中自由软件(free software)的概念。（此处的 free 为自由言论(free speech)中的“自由”之意，而非免费啤酒(free beer)中的“免费”之意。）而且，Linux 如此受欢迎在很大程度上还要归功于 GNU 工具，它们给 Linux 内核提供了环境。

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