Compile

컴파일이란 개발자가 작성한 소스코드를 컴퓨터가 이해할 수 있도록 저급언어로 변환하는 과정을 의미한다.

소스코드가 저급언어로 이루어진 실행파일로 바뀌고, 이 실행파일을 실행하게 되면 내용이 메모리에 저장되어 프로그램이 동작되는 것이다.

컴파일은 크게 4가지의 단계를 거친다.

전처리 (Pre-processing)

전처리 과정에서는 소스코드를 전처리된 파일 (~~.i)로 변환한다.

이 과정에서 실행되는 작업이

으로 단어 그대로 전처리 구문들이 처리된다.

컴파일러를 통해 전처리 된 파일을 저급 언어인 어셈블리어 (~~.s)로 변환하는 과정이다.

이 컴파일러는 프론트엔드-미들엔드-백엔드로 구성되어 있다.

먼저 프론트엔드 에서는 소스코드가 올바르게 작성 되었는지 확인하고 미들엔드 에 전달한 를 생성한다.

이후 미들엔드 에서 프론트엔드 에서 전달받은 GIMPLE 트리를 사용해 아키텍쳐 최적화를 수행하고, RTL 을 생성하여 백엔드 에 전달한다.

아키텍쳐 최적화란 CPU 가 어떤 아키텍쳐 (arm, x86 등)를 사용하는 지에 관계없이 수행할수 있는 최적화를 말한다.

마지막으로 백엔드 에서는 미들엔드 에서 받은 RTL을 사용해, CPU 가 사용하는 아키텍쳐에 맞추어 최적화를 수행하여 최종적으로 어셈블리어 파일이 생성된다. (이 파일은 해당 아키텍쳐만 이해할수 있기 때문에, 다른 아키텍쳐는 코드를 해석할수 없다)

컴파일 단계를 수행하며 생긴 어셈블리어 파일을 아래 사진의 구조를 가진 목적 파일 (~~.o)로 변환하는 과정이다.

심볼 테이블 섹션은 소스 코드에서 참조되는 심볼 들의 이름과 주소가 정의된 부분이고, 재배치 정보섹션은 심볼의 위치가 결정되면 바꿔야 할 내용을 적어 놓는 부분이다.

위 사진에서 심볼 테이블 섹션에서는 오브젝트 파일에서 참조되는 심볼 정보(이름과 주소)를 저장하고 있는데, 다른 파일에서 참조되는 심볼 정보는 저장할 수 없다.

마지막으로 링킹과정은 링커를 사용해 목적 파일들을 묶어 실행파일로 만드는 과정이다.

링크라는 이름 그대로 목적파일과 프로그램에서 사용 되는 라이브러리 파일들을 연결하여 하나의 실행파일로 만든다.

라이브러리를 연결하는 방법에 따라서 정적 링킹과 동적 링킹 으로 나뉜다.

정적 링킹 : 프로그램에서 사용 되는 모든 라이브러리 모듈을 복사하는 방식
- ➡️ 모든 모듈을 가지고 오기 때문에 불일치가 일어나지 않는다.
동적 링킹 : 정적 링킹과 달리 해당 라이브러리 모듈의 주소만 가지고 있다가 런 타임에 해당 모듈의 주소로 가서 필요한 부분을 가져오는 방식
- ➡️ 필요한 부분만 가져오기 때문에 정적 링킹에 비해 메모리 공간을 더 아낄수 있다.

링킹과정에서는 심볼 해석과 재배치의 역할을 수행한다.

그런데 여러개의 목적파일이 하나의 실행파일로 만들어져야 하기 때문에, 목적 파일에 있는 데이터 주소 / 메모리 참조 주소와 실행 파일 에서의 주소가 다르게 된다. 따라서 이 부분을 알맞게 수정해야 하는데 이때 사용 되는 것이 재배치 정보 섹션 이다.

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