C언어 컴파일 과정

C언어 컴파일 과정

C언어로 작성된 소스 코드가 실제 실행 가능한 프로그램이 되기까지 과정을 알아보자.

이러한 일련의 과정을 거치면서 결과물은 컴퓨터가 이해할 수 있는 바이너리 파일로 만들어진다.

이 바이너리 파일은 메모리(RAM)에 적재되어 시스템에서 실행된다.

1. 전처리(Preprocessing) 과정

전처리기는 소스 코드를 컴파일하기 전에 코드를 확장하고 정리하는 작업을 한다.

• `#include` 구문을 만나면, 헤더 파일의 내용을 소스 코드에 그대로 삽입한다.
• `#define`, `#ifdef` 등 매크로 명령어를 처리하거나 조건부 컴파일을 수행한다.

→ 완성된 소스 코드가 준비되는 단계이다.

2. 컴파일(Compilation) 과정

전처리가 끝난 소스 파일을 기계어로 변환하기 위한 중간 코드로 바꾸는 과정이다.

보통 컴파일 과정은 내부적으로 세 단계로 나뉜다.

• 전단부 (Front-end):

 - 문법 검사 (어휘 분석, 구문 분석, 의미 분석)
 - 오류가 있을 경우 이 단계에서 컴파일 에러 발생

• 중단부 (Middle-end):

 - 프로그램을 최적화 (SSA 기반 최적화)  
 - 코드 실행 속도를 빠르게 하기 위해 불필요한 연산 제거 등 처리

• 후단부 (Back-end):

 - 타겟 CPU 구조에 맞춰 아키텍처 최적화  
 - 실제 명령어 세트로 변환 (x86, ARM 등)

→ 이 과정을 거쳐 어셈블리 코드가 생성된다.

3. 어셈블(Assembling) 과정

• 어셈블러(Assembler)가 어셈블리 코드를 읽어 기계어(Object 파일)로 변환한다.
• 생성된 오브젝트 파일은 보통 ELF 포맷(Executable and Linkable Format) 구조를 가진다.

> ELF 포맷:

> - 명령어 코드 영역과 데이터 영역을 명확하게 구분해 놓은 파일 구조

> - 나중에 링커가 여러 오브젝트 파일을 쉽게 연결할 수 있게 도와준다.

4. 링킹(Linking) 과정

• 여러 오브젝트 파일(.o)과 프로그램에서 사용된 라이브러리 파일을 하나로 묶는 작업이다.
• 링커가 심볼(함수나 변수 이름)을 연결해서 최종 실행 파일을 만든다.

> 링킹 결과:

> - 완성된 실행파일 (.out, .exe 등)이 만들어진다.

> - 이제 이 파일은 운영체제에서 실행할 수 있다.

요약

• 전처리(Preprocessing): 소스 확장 및 정리
• 컴파일(Compilation): 기계어로 변환 준비
• 어셈블(Assembling): 오브젝트 파일 생성
• 링킹(Linking): 실행 파일 완성

→ 이 4단계를 통해 C 프로그램은 실제로 동작하는 실행파일이 된다.