编译和链接

目录

1.编译环境和运行环境

2.翻译环境

2.1预处理(预编译)

2.2编译

2.2.1词法分析

2.2.2语法分析

2.2.3语义分析

2.3汇编

2.4链接

运行环境


1.编译环境和运行环境

在ANSI C 的任何一种实现中,存在两个不同的环境

第一种是翻译环境,在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令

第二种是执行环境,它用于实际执行代码

2.翻译环境

翻译环境是由编译和链接两个大的过程组成的

编译又可以分解为:预处理(预编译),编译,汇编三个过程

目标文件 object

一个C语言的项目中可能有多个.c文件一起构建,那多个.c文件如何生成可执行程序

1)多个.c文件单独经过编译出编译处理产生对应的目标文件

2)在Windows环境下的目标文件的后缀是 .obj ,Linux环境下目标文件的后缀是 .o

3)多个目标文件和链接库一起经过连接器处理生成最终的可执行程序

4)链接库是指运行时库(它是支持程序运行的基本函数集合)或者第三方库

编译器可以展开成三个过程

2.1预处理(预编译)

在预处理阶段,源文件和头文件会被处理成为 .i 为后缀的文件

观察对 test.c 文件预处理后的 .i 文件 ,命令如下

gcc -E test.c -o test.i

预处理阶段主要处理那些源文件中#开始的预编译指令

eg:#include ,#define

处理的规则:

1)将所有的#define删除,并展开所有的宏定义

2)处理所有的条件编译指令,eg:#if,#ifdef,#elif,#else,#end if

3)处理#include 预编译指令,将包含的头文件的内容插入到该预编译指令的位置

这个过程是递归进行的,也就是说被包含的头文件也可能包含其他文件

4)删除所有的注释

5)添加行号的文件名标识,方便后续编译器生成调试信息

6)或保留所有的#pragma的编译器指令,编译器后续会使用

经过预处理后的 .i 文件中不再包含宏定义,因为宏已经被展开,并且包含的头文件都被插入到 .i 文件中,所以当我们无法知道宏定义或者头文件是否包含正确的时候,可以查看预处理后的 .i 文件来确认

2.2编译

编译过程就是将预处理后的文件进行一系列的:

词法分析,语法分析,语义分析及优化

生成相应的汇编代码文件

编译过程的命令:

gcc -S test.i -o test.s

2.2.1词法分析

将源代码程序被输入扫描器,扫描器的任务就是简单的进行词法分析,把代码中的字符分割成一系列的记号(关键字,标识符,字面量,特殊字符等)

2.2.2语法分析

语法分析器将对扫描产生的记号进行语法分析,从而产生语法树,这些语法树是以表达式为节点的数

我们这里的赋值表达式:

右边是整型,假设左边是浮点型,编译器就会报警告,就可以很好地发现语法错误

2.2.3语义分析

由语义分析器来完成语义分析,即对表达式的语法层面分析,编译器所能做的分析是语义的静态分析

静态语义分析通常包括声明和类型的匹配,类型的转换等,这个阶段会报告错误的语法信息

2.3汇编

汇编是将汇编代码转变成机器可执行的指令,每个汇编语句几乎都对应一条机器指令,就是根据汇编指令和机器指令的对照表一一地进行翻译,也不做指令优化

如果要观察汇编这个阶段,我们的指令是

gcc -c test.s -o test.o

.o文件是一种二进制文件

2.4链接

链接是一个复杂的过程,需要把一堆文件链接在一起才生成可执行程序

链接过程:地址和空间分配,符号决议和重定位等

链接解决的是一个项目中多个文件,多模块之间互相调用的问题

每个源文件都是单独经过编译器处理生成对应的目标文件

test.c 经过编译器处理生成 test.o

add.c 经过编译器处理生成 add.o

来自外部的函数,实际是在链接期间开始找的,在链接期间发现来自外部符号到底合不合适,能不能用

运行环境

1.程序必须载入内存中(任何程序运行起来都是占有内存的),在有操作系统的环境中:一般这个由操作系统完成,在独立的环境中,程序的载入必须由手工安排,也可能是通过可执行代码置入只读内存来完成

2.程序的执行便开始,接着便调用main函数

3.开始执行程序代码(找到main函数就开始执行),这个时候程序将使用一个运行时堆栈,存储函数的局部变量和返回地址。

程序同时也可以使用静态内存,存储于静态内存中的变量在程序的整个执行过程一直保留他们的值

4.终止程序。

正常终止main函数,也有可能是意外终止

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