C语言--编译链接详解

一.前言

本文将概述源文件到可执行文件的编译链接具体过程,为了控制文章的长度和质量,其中关于预处理、宏定义等更加详细的内容将会在下一篇加以介绍,希望大家有所收获🌹🌹

二. 编译过程图示及详解

  • 就像国家外交来往需要翻译一样,计算机它不能直接识别人类的语言,只能够识别010101这样的机器码,因此我们把能够让机器去运算的、数字的语言定义为机器语言,除此之外的所有计算机语言都是非机器语言。
  • 因此,我们需要把相对于机器而言的高级、不可理解的语言,转换为机器可理解的机器语言---这样的转换过程叫做编译 ,由编译器来完成。

    以linux环境下的gcc编译器为例:
  • <注意>:
    ① 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
    ② 多个.c文件单独经过编译器,编译处理生成对应的目标文件
    ③ 多个目标文件和 链接库 (指运行时库即支持程序运行的基本函数集合,或者第三方库)一起经过链接器处理生成最终的可执行程序。

(1) 预处理

  • .c 文件>> .i文件
  • 主要处理源文件中#开始的预编译指令,e.g. #include, #define,规则如下
    ① 将所有的#define删除,并展开所有宏定义
    ② 处理所有的条件编译指令,e.g. #if, #ifdef, #elif, #endif
    ③ 处理#include预编译指令,将包含的头文件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 添加行号和文件名标识,方便后续编译器生成调试信息等
    ⑥ 保留所有的#pragma的编译器指令,编译器后续会使用
  • 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
  • 命令为:gcc -E test.c -o test.i,其中, -E:让完成预处理停下,-o用于调试:自定义输出文件名为test.i

(2) 编译

  • .i文件>> .s文件
  • 将预处理后的文件进行一系列的①词法分析、②语法分析、③语义分析及优化,生成相应的汇编代码文件。
    ① 词法分析:将源代码程序输入到扫描器---将代码中的字符分割成一系列的记号 (关键字、标识符、字面量、特殊符号等)
    ② 语法分析:用语法分析器---对扫描产生的记号进行语法分析,从而产生语法树 (是以表达式为节点的树)
    ③ 语义分析:用语义分析器---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(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)
  • 编译过程的命令为:gcc -s test.i -o test.s,其中 -o用于调试:自定义输出文件名

(3) 汇编

汇编语言是为特定计算机或计算机系列设计的一种面向机器的语言,由汇编执行指令和汇编伪指令组成。采用汇编语言编写程序虽不如高级程序设计语言简便、直观,但是汇编出的目标程序占用内存较少、运行效率较高,且能直接引用计算机的各种设备资源。

  • 用汇编器将汇编代码转换为机器可执行的指令,每一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的进行翻译,也不做指令优化

(4) 链接

  • 主要包括地址和空间分配、符号决议、重定位等步骤。
  • 解决的是一个项目中多文件、多模块之间互相调用的问题
  • 因为每个文件是单独编译的,如果一个文件调用了另一个文件中的函数,此文件不知道这个的地址,所以会暂时搁置,等待最后链接时修正地址,这个过程也被叫作重定位

三.总结

下一篇将会着重介绍预处理,创作不易,希望大家多多支持,有什么想法欢迎讨论🌹🌹

相关推荐
hhhjhl1 小时前
Undici 跨端三方库仓颉适配全流程
java·开发语言·ubuntu
染指11101 小时前
158.Agent-LangGraph-子图(共享状态和不共享状态模式)
开发语言·人工智能·python·ui·agent·agents
wangchunyu1142 小时前
JAVA JVM内存结构与运行时数据区
java·开发语言·jvm
slongzhang_2 小时前
linux 递归删除源码文件|递归删除目录下 *.js,但排除 *.min.js
linux·开发语言·javascript
云和数据.ChenGuang3 小时前
Python 常见特殊方法详解:__new__、__init__、__del__、__str__、__repr__ 与 __getattribute__
开发语言·人工智能·python·1024程序员节
xyouyuweizhu3 小时前
字节流与字符流:Java IO 的两条主线该怎么选
java·开发语言·python
多弗朗皮卡丘4 小时前
C++的IO流
开发语言·c++·io流·文件io流
骑着蜗牛撵大象3274 小时前
AI Agent 工程化开发实战(三):用 StateGraph 给智能体搭一条可回放的状态流水线
java·开发语言·jvm·ai·状态管理·langgraph·stategraph
itmigrate4 小时前
Rust 里的所有权误区:不是不写 clone 就叫高性能
开发语言·后端·rust
Brilliantwxx4 小时前
【Linux】 文件访问与路径解析:目录、文件名、dentry、路径缓冲与 dcache 全解析
linux·运维·服务器·开发语言·spring