• Notas
• 8vo Semestre
• Sistemas Operativos en Tiempo Real

Proceso de compilación de la GNU

Al compilar un programa en c, normalmente correríamos este comando:

gcc hello.c -o h1.xtn

Sin embargo en realidad es un proceso que consta de 4 pasos:

• Preprocesado
• Compilación
• Ensamblado
• Enlazado

Pongamos como ejemplo un programa muy sencillo en C y lo guardamos en hello.c.

#include <stdio.h>

#define NUM 0

int main(void) {
    printf("hello world\n");
    return NUM;
}

C es uno de los lenguajes de alto nivel más antiguos y por convención se ponen nombran con la extensión .c, sin embargo, no es necesario nombrarlo así.

Preprocesado

cpp hello.c > hello.i

El preprocesador busca comandos que inicien con #, estas se conocen como directivas del preprocesador, luego los ejecuta realizando las siguientes acciones:

• Quitar los comentarios

• Expandir las macros

  En este caso, return NUM; pasaría a ser return 0;

• Expandir los archivos de cabecera (incluidos)

    #include <stdio.h>
  

  El preprocesador busca en el sistema los archivos de cabecera. stdio.h por lo general están en /usr/include/ para C y expandirá el archivo en ese lugar.

  Esto porque es un archivo estándar, pero en realidad el preprocesador comenzaría buscando en el directorio actual, luego en los directorios especificados como configuración manual y finalmente en los directorios estándar.

  Para este ejemplo se incluyó stdio.h, porque es donde se encuentra printf. De hecho inspeccionando hello.i o stdio.h, se encuentra la declaración:

    extern int printf (const char *__restrict __format, ...);
  

  Sin embargo, como podemos darnos cuenta por extern, es una función que está definida en un archivo externo. Es por eso que los archivos de cabecera NO son librerías, las librerías son aquellas donde se implementan dichas funciones.

  Ahora bien, si insertamos ese prototipo directamente en hello.c de la siguiente forma:

    //#include <stdio.h>
    extern int printf (const char *__restrict __format, ...);
  
    #define NUM 0
  
    int main(void) {
        printf("hello world\n");
        return NUM;
    }
  

  Al realizar el preprocesado, el archivo queda mucho más corto. Esto tiene la ventaja de que hace el programa más portable, es decir menos pesado. Pero por otro lado el programa principal se hace menos legible a medida que se van agregando muchas de estas declaraciones y por lo tanto se hace más difícil de mantener.

Compilación

gcc -Wall -S hello.i -o hello.s

La opción -Wall Sólo está para imprimir todos los Warnings, pero no es necesario

En esta etapa se toma la salida del preprocesador y se genera lenguaje ensamblador, que es la versión aún legible para el humano del lenguaje máquina.

Podría decirse que es la etapa principal de el compilador, traduce el código c a lenguaje ensamblador, pero también busca la optimization y también hacer más seguro el código.

Ensamblado

as hello.s -o hello.o

En esta etapa se traduce del lenguaje ensamblador a lenguaje máquina, también se conoce como código objeto.

Este archivo es completamente ilegible pero se puede obtener información de él por medio del comando objdump, por ejemplo, objdump -h nos da información de las cabeceras del archivo y objdump -d desensambla el archivo, que sin embargo es igual que el hello.s.

Con el comando nm se listan los símbolos del archivo objeto. Para el caso de este ejemplo se obtiene la siguiente salida:

                 U _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
0000000000000000 T main
                 U puts

Las U (undefined) significan que están definidas en otro lugar, mientras que la T indica que main está definido dentro de la sección de código del archivo.

Enlazado (linking)

gcc hello.o -o h1.xtn

Esta etapa junta todos los códigos objeto necesarios y los junta en uno sólo. Así los que se marcan con una U en la tabla de símbolos, va a enlazar el código o copiarlo directamente dependiendo si se hace un enlazado dinámico o estático.