gcc -static hello.c 背后究竟发生了什么

大家可能经常使用gcc -static ***.c，那么这个静态链接究竟使用了什么命令，又链接了哪些库呢？

我们首先来分析libc.a是个什么文件。我们已经知道了xxx.so是动态链接库，xxx.o是静态链接库或者说可重定位文件，/bin/bash为可执行文件。

libc.a其实是很多可重定位文件的集合，而且每个可重定位文件中一般都只写一个函数。例如printf.o只有printf一个函数，目的是为了在静态链接时少链接一些没用的库。

首先使用命令locate libc.a，我们会找到libc.a位于/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.a，然后使用命令ar -t libc.a来查看里面包含多少个可重定位文件。大家可以试一下，里面包含的可重定位文件非常多，一个屏幕是显示不下的。其中包括printf.o。

使用命令ar -x libc.a解压，会找到printf.o文件，此时使用nm printf.o，得到以下结果：

再一次印证了printf.o只有printf一个函数，目的是为了在静态链接时少链接一些没用的库。

下面我们附上hello.c源代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("HelloWorld\n");
	return 0;
}

使用命令gcc -static --verbose -fno-builtin hello.c，--verbose是为了输入编译的详细信息，-fno-builtin，是阻止编译器把printf变成puts。得到结果如下：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion=‘Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5‘ --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.6/README.Bugs --enable-languages=c,c++,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.6 --enable-shared --enable-linker-build-id --with-system-zlib --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.6 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --enable-plugin --enable-objc-gc --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.6.3 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) 
COLLECT_GCC_OPTIONS=‘-static‘ ‘-v‘ ‘-fno-builtin‘ ‘-mtune=generic‘ ‘-march=x86-64‘
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/cc1 -quiet -v -imultilib . -imultiarch x86_64-linux-gnu hello.c -quiet -dumpbase hello.c -mtune=generic -march=x86-64 -auxbase hello -version -fno-builtin -fstack-protector -o /tmp/ccrSGv2J.s
GNU C (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) version 4.6.3 (x86_64-linux-gnu)
compiled by GNU C version 4.6.3, GMP version 5.0.2, MPFR version 3.1.0-p3, MPC version 0.9
GGC heuristics: --param ggc-min-expand=100 --param ggc-min-heapsize=131072
ignoring nonexistent directory "/usr/local/include/x86_64-linux-gnu"
ignoring nonexistent directory "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../../x86_64-linux-gnu/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/include
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/include-fixed
 /usr/include/x86_64-linux-gnu
 /usr/include
End of search list.
GNU C (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5) version 4.6.3 (x86_64-linux-gnu)
compiled by GNU C version 4.6.3, GMP version 5.0.2, MPFR version 3.1.0-p3, MPC version 0.9
GGC heuristics: --param ggc-min-expand=100 --param ggc-min-heapsize=131072
Compiler executable checksum: 75e879ed14f91af504f4150eadeaa0e6
COLLECT_GCC_OPTIONS=‘-static‘ ‘-v‘ ‘-fno-builtin‘ ‘-mtune=generic‘ ‘-march=x86-64‘
 as --64 -o /tmp/cc5x9Ffe.o /tmp/ccrSGv2J.s
COMPILER_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
LIBRARY_PATH=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../../lib/:/lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/../lib/:/usr/lib/x86_64-linux-gnu/:/usr/lib/../lib/:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../:/lib/:/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS=‘-static‘ ‘-v‘ ‘-fno-builtin‘ ‘-mtune=generic‘ ‘-march=x86-64‘
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/collect2 --sysroot=/ --build-id --no-add-needed --as-needed -m elf_x86_64 --hash-style=gnu -static -z relro /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/crtbeginT.o -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6 -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../../lib -L/lib/x86_64-linux-gnu -L/lib/../lib -L/usr/lib/x86_64-linux-gnu -L/usr/lib/../lib -L/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../.. /tmp/cc5x9Ffe.o --start-group -lgcc -lgcc_eh -lc --end-group /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/crtend.o /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.6/../../../x86_64-linux-gnu/crtn.o

上面红字部分

第一步：编译，使用命令cc1，将hello.c编译成/tmp/ccrSGv2J.s。

第二步：汇编，使用命令as，将/tmp/ccrSGv2J.s生成/tmp/cc5x9Ffe.o。

第三步：链接，使用命令collect2（可以看成是ld的升级版），把/tmp/cc5x9Ffe.o和下图的静态链接库链接在一起。

至此，gcc -static hello.c 背后发生的故事已经分析完了，本文参考程序员的自我修养。