一、GCC简介

（一）含义

GCC 原名为 GNU C 语言编译器（GNU C Compiler），因为它原本只能处理C语言。GCC 很快地扩展，变得可处理 C++。后来又扩展为能够支持更多编程语言，如Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go以及各类处理器架构上的汇编语言等，所以改名GNU编译器套件（GNU Compiler Collection）。

（二）常用命令

命令	含义
-E	仅作预处理，不进行编译、汇编和链接
-S	仅编译到汇编语言，不进行汇编和链接
-c	编译、汇编到目标代码（也就是计算机可识别的二进制）
-o	执行命令后文件的命名
-g	生成调试信息
-w	不生成任何警告
-Wall	生成所有的警告

（三）GCC编译工具

GCC编译工具链是GCC编译器的一整套工具，主要作用就是将源代码转化为可执行应用程序。

GCC编译工具链包括以下三部分：

Gcc-Core：GCC编译器，完成预处理和编译过程，将C代码转换为汇编
Binutils：包括了链接器ld，汇编器as，目标文件格式查看器readelf等一系列小工具
glibc：包含C语言标准库，C中常使用的printf、malloc等函数

1.Gcc-Core

Gcc-Core主要是完成预处理和编译过程，将C代码转化为汇编语言。

2.Binutils

Binutils（bin utility），是GNU二进制工具集，通常跟GCC编译器一起打包安装到系统。在程序开发的时候，可能不会直接调用这些工具，而是在使用Gcc编译指令的时候，由GCC编译器间接调用。
全部的工具，可以通过下面的命令来查看：ls /usr/bin | grep linux-gnu-

常用工具：

addr2line：用来将程序地址转换成其所对应的程序源件及所对应的代码行，也可以得到所对应的函数。该工具将帮助调试器在调试的过程中定位对应的源代码位置。
as：主要用于汇编。
ld：主要用于链接。
ar：主要用于创建静态库。
ldd：可以用于查看一个可执行程序依赖的共享库。
objcopy：将一种对象文件翻译成另一种格式，譬如将.bin 转换成.elf、或者将.elf 转换成.bin等。
objdump：主要的作用是反汇编。
readelf：显示有关 ELF 文件的信息。
size：列出可执行文件每个部分的尺寸和总尺寸，代码段、数据段、总大小等。

3.glibc库

编写C语言时，所使用的read、write、open、printf等函数，都是基于该库的。在Ubuntu系统中，libc.so.6就是glibc的库文件，我们可以直接执行，查看版本信息。

二、GCC编译过程

（一）简单示例

test.c：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

以上程序，一步到位的编译指令是：gcc test.c -o test。
实质上，上述编译过程是分为四个阶段进行的：预处理(也称预编译，Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编 (Assembly)、连接(Linking)。

1.预处理

gcc -E test.c -o test.i或gcc -E test.c
可以输出test.i文件中存放着test.c经预处理之后的代码。打开test.i文件，看一看，就明白了。后面那条指令，是直接在命令行窗口中输出预处理后的代码。
-E命令，可以让编译器在预处理后停止，并输出预处理结果。在本例中，预处理结果就是将stdio.h文件中的内容插入到test.c中。

2.编译

gcc -S test.i -o test.s
预处理后，可直接对生成的test.i文件编译，生成汇编代码。
-S命令，表示在程序编译期间，在生成汇编代码后，停止，-o输出汇编代码文件。

3.汇编

gcc -c test.s -o test.o
对于上一步骤生成的汇编代码文件test.s，gas汇编器负责将其编译为目标。

4.链接

gcc test.o -o test
gcc连接器是gas提供的，负责将程序的目标文件与所需的所有附加的目标文件连接起来，最终生成可执行文件。附加的目标文件包括静态连接库和动态连接库。
对于上一步骤生成的test.o，将其与Ｃ标准输入输出库进行连接，最终生成程序test。最后在命令行窗口中，执行./test，即可得到结果。

（二）多个程序文件编译

通常整个程序是由多个源文件组成的，相应地也就形成了多个编译单元，使用GCC能够很好地管理这些编译单元。
假设有一个由test1.c和test2.c两个源文件组成的程序，为了对它们进行编译，并最终生成可执行程序test，一步到位编译命令：gcc test1.c test2.c -o test。
如果同时处理的文件不止一个，GCC仍然会按照预处理、编译和链接的过程依次进行。如果深究起来，上面这条命令大致相当于依次执行如下三条命令：
gcc -c test1.c -o test1.o
gcc -c test2.c -o test2.o
gcc test1.o test2.o -o test

三、ELF文件

在计算机科学中，是一种用于二进制文件、可执行文件、目标代码、共享库和核心转储格式文件。
是UNIX系统实验室（USL）作为应用程序二进制接口（Application Binary Interface，ABI）而开发和发布的，也是Linux的主要可执行文件格式。

ELF文件由4部分组成，分别是ELF头（ELF header）、程序头表（Program header table）、节（Section）和节头表（Section header table）。实际上，一个文件中不一定包含全部内容，而且它们的位置也未必如同所示这样安排，只有ELF头的位置是固定的，其余各部分的位置、大小等信息由ELF头中的各项值来决定。

参考文献
https://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2011/12/14/2287738.html