编译与链接，咕咕咕

1.翻译环境与运行环境

在ANSIC的任何一种实现中，存在两个不同的环境

（1）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（二进制指令）

（2）执行环境，用于实际执行代码

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test1.c->编译->链接->可执行程序->输出结果

2.翻译环境

翻译环境由编译和链接两个大的过程组成，编译分解为预处理（预编译），编译，汇编三个过程

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test.c->cl.exe(编译器)->test.obj->link.exe(链接器)->xxx.exe(可执行程序)
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   编译                     链接

一个c语言项目中可能有多个.c文件一起构建。

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。（在Windows环境下目标文件后缀为.obj,Linux环境下目标文件的后缀是.o）

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

链接库是指运行时库（它是支持程序运行的基本函数集合）或第三方库

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//gcc为例
源文件，头文件.c->预处理->预处理后中间文件.i->编译->编译后中间文件.s
->汇编->目标文件.o->链接器->可执行程序
                     ^
                     |
                    链接库

预处理阶段，源文件与头文件会变成.i后缀的文件

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gcc -E test.c -o test.i

主要处理源文件中#开始的预编译指令:

把所有的#define删除，并展开所有的宏定义。

处理所有的条件编译指令，#if,#ifdef,#else,#endif

处理#include预编译指令，把包含的头文件内容插入到该预编译指令的位置，(递归进行),头文件可能包含头文件

删除所有的注释

添加行号与文件名标识，方便后续编译器生成调试信息等

保留所有的#pragma编译器指令，编译器后续会使用

我们不知道宏定义或头文件是否包含正确时，可以查看预处理后的.i文件

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gcc -S test.i -o test.s

编译会对预处理后的文件进行: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。

词法分析：把源代码程序输入扫描器，扫描器进行简单的词法分析，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）

语法分析：语法分析器对扫描产生的记号进行语法分析，产生语法树，这些语法树是以表达式为结点的树

语义分析;由语义分析器来语义分析，即对表达式的语法层面分析。编译器能做的分析是语义的静态分析（包含声明和类型的匹配，类型的转换等），会报告错误的语法信息

汇编，汇编器把汇编代码变成机器可以执行的指令（2进制指令），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对照翻译，不做指令优化

链接，链接的时候把一堆文件链接在一起才能生成可执行程序。主要包含地址与空间分配，符号决议与重定位等步骤。解决一个项目中多个文件，模块互相调用的问题。

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test.c->test.o
#include<stdio.h>
extern int Add(int x,int y);
extern g_val;
int main()
{
int a=10;
int b=20;
int sum=Add(a,b);
printf("%d",sum);
return 0;
}

add.c->add.o
int g_val=1;
int Add(int x,int y)
{
return x+y;
}

在test.c文件中每使用一次Add函数和g_val必粗确切的知道Add和g_val的地址，但是由于每个文件是单独编译的，在编译器编译test.c时并不知道Add和g_val变量的地址，所以暂时把调用Add的指令的目标地址和g_val的地址搁置。等待最后链接时由链接器根据引用的符号Add在其他模块中查找Add的地址，将test.c中所有引用到Add指令重新修正，让他们的目标地址真正为Add函数的地址，这个地址修正的过程叫重定位。（更多的去看《程序员的自我修养》）

3.运行环境

1.程序必须载入内存中，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，接着调用main函数

3.开始执行程序代码，程序将使用一个运行时堆栈（stack）,存储函数的局部变量和返回地址。程序同时也使用静态内存(static)，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