由於不是很清楚 gcc 在編譯 c 文件時到底做了什麼事情，於是展開了深入理解的旅程。從最簡單的 hello.c 開始：
``` c hello.c
#include
int main(int argc, char* args[]){
printf("Hello, world!");
}
在編譯之前，讓我們回顧一下編譯的步驟：
步驟 | 指令 | 中出檔
---------------------- | ------------------------- | --------------------
| | 原始碼
前處理（preprocessing）| gcc -E hello.c -o hello.i | ↓↓
| | 原始碼（標頭被展開）
編譯（compiling） | gcc -S hello.i -o hello.s | ↓↓
| | 組合語言
組譯（assembling） | gcc -c hello.s -o hello.o | ↓↓
| | 機器碼
連結（linking） | ld ... （暫略） | ↓↓
| | 可執行機器碼
-E 僅作預先處理，不進行編譯、組譯和連結
-S 編譯到組合語言，不進行組譯和連結
-c 編譯、組譯到目的程式碼，不進行連結
看到鍵盤上的 `Esc` 了嗎？那正是編譯步驟，是不是超好記的。
<!-- more -->
## 前處理（Preprocessing）
gcc -E hello.c -o hello.i
在這個步驟裡面會把標頭（header）一一展開，即範例中的 `stdio.h`，展開之後取代 `#include<stdio.h>`，我的 `hello.i` 就多了四百多行，看起來像是這樣子：
// 以上 432 行略，建議自己 DIY 看看
int main(int argc, char* args[]){
printf("Hello, world!");
}
## 編譯
gcc -S hello.i -o hello.s
步驟 | 輸出檔
--------------------------------- | ----------------------------
| Sequence of characters
lexical analysis | ↓↓
| Sequence of lexical elements
parsing | ↓↓
| Syntax tree
semantic analysis | ↓↓
| Annotated syntax tree
generation of intermediate code | ↓↓
| Sequence of IL
optimization of intermediate code | ↓↓
| Sequence of IL
generation of pseudo code | ↓↓
| Assembly program
編譯就是把原始碼轉換成目的語言的動作（通常就是組合語言）
``` nasm hello.s
.file "hello.c"
.def ___main; .scl 2; .type 32; .endef
.section .rdata,"dr"
LC0:
.ascii "Hello, world!\0"
.text
.globl _main
.def _main; .scl 2; .type 32; .endef
_main:
LFB6:
.cfi_startproc
pushl %ebp
.cfi_def_cfa_offset 8
.cfi_offset 5, -8
movl %esp, %ebp
.cfi_def_cfa_register 5
andl $-16, %esp
subl $16, %esp
call ___main
movl $LC0, (%esp)
call _printf
leave
.cfi_restore 5
.cfi_def_cfa 4, 4
ret
.cfi_endproc
LFE6:
.def _printf; .scl 2; .type 32; .endef
組譯
gcc -c hello.s -o hello.o
組譯之後會產生目的檔（hello.o），裡面全都是機器碼。
但因為我們還少了連結的動作，所以 hello.o 還無法被執行。
連結
ld -o hello.exe c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/4.7.0/../../../crt2.o hello.o -lmingw32 -lmoldname -lmingwex -lmsvcrt -ladvapi32 -lshell32 -luser32 -lkernel32
你大概感到好奇為什麼 hello.o 和 hello.exe 平平都是機器碼，少了連結，前者就無法執行。
這個程式就只是在黑窗上面印出一個「Hello, world!」，但我們並沒有真的去實做 IO 處理或是送訊號去顯卡，因為這些繁瑣的工作全交給 printf 完成了。然而在編譯的過程，編譯器並不知道 printf 編譯好的機器碼放在哪裡（可能在一個 .obj 或 .lib 裡面），所以在產生目的檔時，會在 printf 的進入點留位置給連結器（linker）去做填空，等連結器收集了所有需要的機器碼之後，才將他們填上。
這也是為什麼可執行檔會比原來的原始碼大很多，因為連結器插入了很多來自其他檔案的機器碼。