一个C/C++程序运行经历的过程：预处理、编译、汇编、链接、执行。

1. 预处理：将预处理指令（可以简单理解为#开头的正确指令）转换为实际代码中的内容（展开头文件、宏替换、删注释、条件编译）。生成后缀为“.i”的文件。 　　
2. 编译（和优化）：将预处理后的文件转换成汇编语言。生成后缀为“.s”的文件 　　
3. 汇编：由汇编生成的文件（汇编代码）翻译为二进制目标文件（机器码）。生成后缀为“.o”的文件 　　
4. 链接：多个目标文件（二进制）结合库函数等综合成的能直接独立执行的执行文件。生成后缀为“.out”的文件

gcc无法进行库文件的链接，即无法编译完成步骤4；而g++则能完整编译出可执行文件。（实质上，g++从步骤1-步骤3均是调用gcc完成，步骤4连接则由自己完成）

【注】其中源程序、修改了的源程序和汇编程序都是文本文件，而可重定位目标程序和可执行目标程序都是二进制文件。

其中编译阶段所有代码都是单独编译的，只是在最终的链接阶段所有的目标文件。

预处理（Pre-Processing）.c 👉 .i 一个C程序→另外一个C程序

首先我们准备一个简单的 Hello World 程序，命名为 main.c

#include<stdio.h>
#define info "Hello, worldn"

int main()
{
    // A simple program.
    printf(info);
    return 0;
}

预处理阶段做的事情就是 预处理器（cpp）根据以字符#开头的代码修改 原始的C程序。

• 比如#include <stdio.h>，将头文件stdio.h中的内容 加到 程序文本中。
• 比如#define info "Hello, worldn"，会将 宏定义 的info 替换 成字符串“Hello, worldn”（当然我这里只是为了举例，一般我们不这么写）
• 此外，会将 注释 比如// A simple program. 删除。

预处理是直接对源文件进行处理（不关注语法规则），然后得到另一个C程序，通常以 .i 作为文件扩展名。

使用gcc -E main.c -o main.i命令得到预处理后的C程序main.i

gcc -E main.c -o main.i

我们可以在Linux系统（我这里用的是Ubuntu）下直接使用gcc -E main.c -o main.i命令得到预处理后的C程序main.i。
我截取了一部分（总共有800+行），可以很明显的看到：

• 引入了头文件
• info被替换了
• 注释没了
• 还添加了一些特殊的标记，告诉编译器每行的来源，以便它可以使用它们来产生合理的错误消息。

编译（Compilation）.i 👉 .s 另一个C程序→汇编语言

编译阶段做的事情就是编译器（cc1）将C程序main.i翻译成汇编语言程序main.s。

• 检查C程序的语法错误
• 将文件翻译成中间代码，即汇编语言
• 可选地优化翻译后的中间代码，获得更好的性能

我们可以使用gcc -S main.i -o main.s得到翻译后的汇编程序main.s，截取部分如下。

gcc -S main.i -o main.s

.file"main.c".text.LC0:.string"Hello, world".text.globl mainmain:.LFB0:.cfi_startproc pushq%rbp movq%rsp,%rbp.......LFE0:.size main,.-main.ident"GCC: (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0".section.note.GNU-stack,"",@progbits

其中的语句比如pushq %rbp描述了一条低级机器语言指令。汇编语言是有用的，它为不同高级语言的不同汇编器提供了通用的输出语言，C汇编器和Fortran汇编器产生的输出文件都是一样的汇编语言。

汇编和优化（Assembling）.s👉.o 汇编语言→机器语言指令

汇编阶段做的事情就是汇编器（as）

• 将main.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的格式，
• 并将结果保存在目标文件main.o（Windows下为xx.obj而Linux下为xx.o）中。

main.o是一个二进制文件，如果我们使用文本编辑器打开main.o，会看到一堆乱码。

我们可以使用gcc -c main.s -o main.o得到可重定位目标程序main.o，如下所示。

gcc -c main.s -o main.o

LF>?@@UH䈍=距ello,worldGCC:(Ubuntu7.3.0-27ubuntu1~18.04)7.3.0zRx#main.cmain_GLOBAL_OFFSET_TABLE_puts?ÿÿ C ??ÿÿ.symtab.strtab.shstrtab.rela.text.data.bss.rodata.comment.note.GNU-stack.rela.eh_frame @0&90d+BWR@@

不出所料的一堆乱码?。

链接（Linking）.o + ... + .o 👉可执行程序

我们的main.c程序中使用了 printf函数，printf函数是每个C编译器都提供的标准C库中的一个函数，它存在于一个名为printf.o的单独预编译好了的目标文件中。

链接阶段做的事情就是链接器（ld）

• 将需要用到的目标文件比如main.o和printf.o进行合并，
• 并生成一个可执行（目标）文件，可以被加载到内存中，由系统执行。

实际上我们直接执行gcc main.c -o main命令得到的就是可执行文件，Windows下为.exe，Linux下默认为具有可执行权限的a.out，当然我们使用了-o来自定义输出文件名。

gcc main.c -o main

执行（executing）

./main

参考：
https://maxwell-lx.vip/posts/c++gccg++编译详解/