概述
我們寫出的C語言代碼（.c文件），若要在機器上運行，需要經過一個編譯過程，主要分為如下四個階段(參考1，表1)：
- 預處理階段，即完成宏定義和include 文件展開等工作；生成.i文件。GCC命令為：·
gcc -E - 根據編譯參數進行不同程序的優化，編譯成匯編代碼；生成.s文件。GCC命令為：·
gcc -S - 用匯編器把上一階段生成的匯編代碼進一步生成目標代碼；生成.o文件。GCC命令為：·
gcc -C - 用鏈接器把上一階段生成的目標代碼、其他一些相關的系統提供的目標代碼（如crtx.o）和系統或用戶提供的庫鏈接起來，生成最終的執行代碼。生成可執行文件。GCC命令為：·
gcc
具體如下所示(參考2)
預處理(Preprocessing)
預處理主要進行以下幾個方面的處理：
- 宏定義指令
如#define Pi 3.1415，預處理階段會將程序中所有的Pi用3.1415代替。與之對應的#undef則會取消對某個宏的定義，使之后面出現時不再被替換。 - 條件編譯指令
如#ifdef、#ifndef、#else、#elif、#endif等偽指令的引入可以使得程序員可以通過定義不同的宏來決定編譯程序對哪些代碼進行處理，即預處理階段將根據有關的文件將不必要的代碼過濾掉。 - 頭文件包含指令
如#include，頭文件中一般通過#define定義了一些宏（如字符常量），同時也包含了各種外部符號的聲明。采用頭文件可以使一些定義在多個不同的C源程序中使用，而不必在文件中重新定義。預處理階段會將頭文件中的定義加入到引用它的代碼中。 - 特殊符號
如在源程序中出現的FUNCTION會被解釋為當前被編譯的C源程序中的函數名稱。預處理階段會對源程序中出現的這些特殊符號用合適的值進行替換。
總結：可以看出，預處理階段主要是完成對源程序的替換工作。經過替換后，會生成一個沒有宏定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出文件.i，該輸出文件中只有常量如數字、字符等，或者是變量的定義，以及C語言的關鍵字如if、else等。
編譯(Compilation)
編譯階段所有做的工作就是通過詞法分析和語法分析，在確認所有指令都符合語法規則之后，將其翻譯成等價的中間代碼或者是匯編代碼。
編譯階段會對代碼進行優化處理，不僅涉及到編譯技術本身，還涉及到機器的硬件環境。優化分為兩部分：
- 不依賴于具體計算機的優化。主要是刪除公共表達式、循環優化（代碼外提、強度削弱、變換循環控制、已知量的合并等）、無用賦值的刪除等
- 同機器硬件結構相關的優化。主要考慮如何充分利用機器的硬件寄存器存放的有關變量的值以減少內存的訪問次數；根據機器硬件執行指令的特點對指令進行調整使目標代碼比較短，執行效率更高等。
匯編(Assemble)
匯編是把匯編語言代碼翻譯成目標機器指令的過程。目標文件中存放的是與源程序等效的目標機器語言代碼。目標文件由段組成，通常一個目標文件中至少有兩個段：
- 代碼段：主要包含程序的指令。該段一般是可讀和可執行的，一般不可寫。
- 數據段：主要存放程序中用到的各種全局變量和靜態的數據。一般數據段是可讀、可寫、可執行的。
鏈接(Linking)
鏈接階段的主要工作是將有關的目標文件相鏈接，即將一個文件中引用的符號同該符號在另外一個文件中的定義連接起來，使得所有這些目標文件成為一個能夠被操作系統執行的統一整體。舉例如下：
某個源文件的函數引用了另一個源文件中定義的變量和函數，因此需要鏈接階段將這些變量和函數連接在一起。
根據開發人員指定的同庫函數的鏈接方式的不同，鏈接處理分為兩種：
- 靜態鏈接：
函數代碼將從其所在的靜態鏈接庫中被拷貝到最終的可執行程序中。 - 動態鏈接：
此時，函數的代碼被放到稱作是動態鏈接庫或共享對象的某個目標文件中。鏈接程序此時所做的只是在最終的可執行程序中記錄下共享對象的名字以及其它少量的信息，在可執行程序被執行時，動態鏈接庫的全部內容將被影射到運行時相應進程的虛擬地址空間。動態鏈接程序將根據可執行程序中記錄的信息找到對應的函數代碼。
備注：使用動態鏈接能使最終的可執行文件較小，并且當共享對象被多個進程使用時能節約一些內存，因為在內存中只需要保存一份此共享對象的代碼。
附錄
表1 GCC識別的主要文件擴展名
| 文件擴展名 | 文件類型 |
|---|---|
| .c | C語言代碼 |
| .C、.cc | C++語言代碼 |
| .i | 預處理后的C語言代碼 |
| .s、.S | 匯編語言代碼 |
| .o | 目標代碼 |
| .a | 靜態鏈接庫(程序編譯時使用) |
| .so | 動態鏈接庫(程序運行時使用) |
