GCCの紹介

GCC（GNU Compiler Collection）は、C、C++などのソースコードを、対象プラットフォームの実行可能ファイルへ変換するコンパイラーツールチェーンです。1回のgccコマンドでリンクまで行うこともできますが、内部では複数の段階を経ています。

1. 前処理（Preprocessing）

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#include、#define、条件コンパイルなどを展開します。

gcc -E test.c -o test.i

test.iには、ヘッダーファイルの内容やマクロ展開後のソースコードが含まれます。

2. コンパイル（Compilation）

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前処理済みのソースコードをアセンブリコードへ変換します。

gcc -S test.c -o test.s

3. アセンブル（Assembling）

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アセンブリコードを機械語とオブジェクトファイルのメタデータへ変換します。

gcc -c test.s -o test.o

test.oは、機械語、シンボル、再配置情報などを含む再配置可能オブジェクトファイルです。この段階では外部ライブラリとのリンクが完了していません。

4. リンク（Linking）

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複数のオブジェクトファイルとライブラリを結合し、実行可能ファイルを生成します。

gcc test.o -o test

リンカーは外部シンボルを解決し、コードやデータのアドレスを再配置します。

5. 4段階のまとめ

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6. よく使うGCCオプション

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gcc -o output_executable source.c
gcc -c source.c
gcc -S source.c
gcc -E source.c -o source.i
gcc -O2 source.c -o output_executable
gcc -g source.c -o debug_program
gcc -DNAME=value source.c -o output_executable
gcc -I/path/to/include source.c -o output_executable
gcc -L/path/to/lib -lname source.c -o output_executable

• -c：リンクせず、オブジェクトファイルだけ生成する。
• -S：アセンブリコードを生成する。
• -E：前処理だけ行う。
• -O1、-O2、-O3：最適化レベルを選ぶ。
• -g：GDBなどで使うデバッグ情報を生成する。
• -D：プリプロセッサーマクロを定義する。
• -I：追加のヘッダー検索パスを指定する。
• -Lと-l：ライブラリの検索パスとライブラリ名を指定する。

7. 生成物を調べる

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file test
readelf -h test
objdump -d test
objdump -t test
hexdump -C test | head

• readelf：ELFヘッダー、セクション、プログラムヘッダーを確認する。
• objdump：逆アセンブル、シンボル、セクション情報を確認する。
• hexdump：バイナリを16進数とASCIIで表示する。

まとめ

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GCCの流れは、前処理 → コンパイル → アセンブル → リンクです。-E、-S、-cを使うと各段階の生成物を個別に確認できます。中間ファイルを観察すると、Cコードがアセンブリ、オブジェクトファイル、ELF実行ファイルへ変わる仕組みを理解しやすくなります。