Compile

컴파일(Compile)

• 소스코드를 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어 형식으로 번역하는 것
• 어떤 언어로 작성된 소스 코드(Source Code)를 다른 언어의 목적 코드(Object Code)로 번역하는 것

컴파일러(Compiler)

• 컴파일을 해주는 소프트웨어

컴파일 과정(C → Binary)

• C 언어로 작성된 코드는 일반적으로 전처리(Preprocess), 컴파일(Compile), 어셈블(Assemble), 링크(Link)의 과정을 거쳐 바이너리로 번역
• 컴파일러는 코드를 번역할 때, 조건을 만족하면 최적화 기술을 적용하여 효율적인 어셈블리 코드를 생성
• gcc 에서는 -O -O0 -O1 -O2 -O3 -Os -Ofast -Og 등의 옵션을 사용하여 최적화를 적용할 수 있음
• 예를 들어 a.c를 최적화하여 컴파일 하면, 컴파일러는 반복문을 어셈블리어로 옮기는 것이 아님
  → 반복문의 결과로 'x'가 가질 값을 직접 계산하여 이를 대입하는 코드를 생성

 사용자가 작성한 소스 코드와 연산결과는 같으면서도, 최적화를 적용하지 않았을 때보다 짧고, 실행시간이 단축되는 어셈블러 코드가 만들어짐

// Name: a.c
// Compile: gcc -o opt a.c -O2
#include <stdio.h>
int main() {
  int x = 0;
  for (int i = 0; i < 100; i++) x += i; // x에 0부터 99까지의 값 더하기
  printf("%d", x);
}

 

 

• gcc 이용 시 -S 옵션을 이용하면 소스 코드를 어셈블리 코드로 컴파일 할 수 있음

$ gcc -S [소스 코드 파일명] -o [어셈블리 코드로 저장할 파일명]

 

어셈블(Assemble)

• 컴파일로 생성된 어셈블리어 코드 ELF형식의 목적 파일(Object file)로 변환하는 과정

$ gcc -c [어셈블리어 코드] -o [저장할 목적 파일명]
$ file [저장한 목적 파일명]
//파일에 관한 정보 중 ELF 파일임을 확인 가능
$ hexdump -C [저장한 목적 파일명]
//결과로 나온 파일을 16진수로 출력

# ELF : 리눅스 실행파일 형식

# 윈도우에서 어셈블하게 되면 목적 파일은 PE형식임

 

링크(Link)

• 여러 목적 파일들을 연결하여 실행 가능한 바이너리로 만드는 과정
• 아래 코드는 printf 함수를 호출하지만, printf 함수의 정의는 libc라는 공유 라이브러리에 존재
• libc는 gcc의 기본 라이브러리 경로에 있어 링커는 바이너리가 printf를 호출하면 libc의 함수가 실행될 수 있도록 연결
• 링크를 거치고 나면 실행할 수 있는 프로그램이 완성

// Name: hello-world.c
// Compile: gcc -o hello-world hello-world.c
#include <stdio.h>
int main() { printf("Hello, world!"); }

• 일반 파일에 링크로 연결하는 명령어
• 링크 과정에서 링커는 main 함수를 찾는데 [파일]에는 main 함수의 정의가 없다는 가정하에 에러가 발생될 수 있음
• 에러 방지를 위해 --unresolved-symbols를 옵션으로 추가

$ gcc [링크로 연결될 파일] -o [파일] -Xlinker --unresolved-symbols=ignore-in-object-files
$ file add

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전처리(Preprocessing) 

• 컴파일러가 소스 코드를 어셈블리어로 컴파일하기 전에, 필요한 형식으로 가공하는 과정
• 언어마다 조금씩 다르지만, 컴파일 언어의 대부분은 전처리 과정을 거침

1. 주석 제거
   - 주석은 개발자가 자신과 개발자들의 코드 이해를 돕기위해 작성하는 메모
   - 프로그램의 동작과 상관이 없으므로 전처리 단계에서 모두 제거
2. 매크로 치환
   - #define으로 정의한 매크로는 자주 쓰이는 코드나 상숫값을 단어로 정의한 것으로,
      전처리 과정에서 매크로의 이름은 값으로 치환
3. 파일 병합
   - 여러 개의 소스와 헤더 파일을 합치고 컴파일
     (컴파일러가 여러 개의 소스와 헤더 파일을 컴파일해서 합치기도 함)

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인터프리팅(Interpreting)

Python, Javascript 등의 언어는 사용자의 입력, 사용자가 작성한 스크립트를 그때 그때 번역하여 CPU에 전달하여 통역하는 역할

 

인터프리터(Interpreter)

인터프리팅을 처리해주는 프로그램