GCC -E选项：对源程序做预处理操作

通过前面的学习我们知道，根据源代码文件后缀名的不同，gcc 指令可以自行判断出该源程序是由哪种编程语言编写，从而完成由源代码到可执行代码的转换工作。考虑到本教程主要讲解如何使用 gcc 指令运行 C/C++ 程序，因此本节就以 C 语言程序为例（如下所示），讲解 gcc -E 选项的功能和用法。

//存储在 demo.c 文件中
#include <stdio.h>
int main(){
   puts("GCC教程：https://www.xnip.cn/jiaocheng/gcc/");
   return 0;
}

无论是 C 还是 C++ 程序，其从源代码转变为可执行代码的过程，具体可分为 4 个过程，分别为预处理（Preprocessing）、编译（Compilation）、汇编（Assembly）和链接（Linking）。默认情况下，gcc 指令会一气呵成，直接将源代码历经这 4 个过程转变为可执行代码，且不会保留各个阶段产生的中间文件（可阅读《 GCC编译C/C++程序（一步完成）》一节）。

而如果想查看这 4 个阶段各自产生的中间文件，最简单直接的方式就是对源代码进行“分步编译”，即控制 GCC 编译器逐步对源代码进行预处理、编译、汇编以及链接操作。 其中，通过为 gcc 指令添加 -E 选项，即可控制 GCC 编译器仅对源代码做预处理操作。

所谓预处理操作，主要是处理那些源文件和头文件中以 # 开头的命令（比如 #include、#define、#ifdef 等），并删除程序中所有的注释 // 和 /* ... */。有关预处理操作的具体细节，读者可阅读《那些被编译器隐藏了的过程》一节做详细了解。

值得注意的是，默认情况下 gcc -E 指令只会将预处理操作的结果输出到屏幕上，并不会自动保存到某个文件。因此该指令往往会和 -o 选项连用，将结果导入到指令的文件中。比如：

[root@bogon demo]# gcc -E demo.c -o demo.i
[root@bogon demo]# ls
demo.c demo.i

读者可自行去掉-o demo.i部分，查看该指令的执行结果。

Linux 系统中通常用 ".i" 作为 C 语言程序预处理后所得文件的后缀名。由此，就完成了 demo.c 文件的预处理操作，并将其结果导入到了 demo.i 文件中。

读者可以通过执行 cat demo.i指令查看该文件中的内容，但通常没有足够 C 语言功底的读者是看不懂的。为此，我们可以为 gcc 指令再添加一个 -C 选项，阻止 GCC 删除源文件和头文件中的注释：

[root@bogon demo]# gcc -E -C demo.c -o demo.i

注意，这里是大写的 -C，不是小写的 -c。小写的 -c 另作他用，后续章节会做详细讲解。

gcc -E支持的常用选项

除了 -C、-o 以外，根据实际场景的需要，gcc -E 后面还可以添加其它的选项，例如：

表 1 gcc -E 常用选项

选 项	功 能
-D name[=definition]	在处理源文件之前，先定义宏 name。宏 name 必须是在源文件和头文件中都没有被定义过的。将该选项搭配源代码中的#ifdef name命令使用，可以实现条件式编译。如果没有指定一个替换的值（即省略 =definition），该宏被定义为值 1。
-U name	如果在命令行或 GCC 默认设置中定义过宏 name，则“取消”name 的定义。-D 和 -U 选项会依据在命令行中出现的先后顺序进行处理。
-include file	如同在源代码中添加 #include "file" 一样。
-iquote dir	对于以引号（#include ""）导入的头文件中，-iquote 指令可以指定该头文件的搜索路径。当 GCC 在源程序所在目录下找不到此头文件时，就会去 -iquote 指令指定的目录中查找。
-I dir	同时适用于以引号 "" 和 <> 导入的头文件。当 GCC 在 -iquote 指令指定的目录下搜索头文件失败时，会再自动去 -I 指定的目录中查找。该选项在 GCC 10.1 版本中已被弃用，并建议用 -iquote 选项代替。
-isystem dir -idirafter dir	都用于指定搜索头文件的目录，适用于以引号 "" 和 <> 导入的头文件。

其中，对于指定 #include 搜索路径的几个选项，作用的先后顺序如下：

• 对于用 #include "" 引号形式引入的头文件，首先搜索当前程序文件所在的目录，其次再前往 -iquote 选项指定的目录中查找；
• 前往 -I 选项指定的目录中搜索；
• 前往 -isystem 选项指定的目录中搜索；
• 前往默认的系统路径下搜索；
• 前往 -idirafter 选项指定的目录中搜索。

除表 1 罗列的几个选项之外，预处理过程可以使用的选项还有很多，比如 -imacros、-undef、-M 等，感兴趣的读者可前往官网 GCC10.1.0 预处理过程选项查看。