编译和链接

ANSI C规定在C语言程序中有两种环境：翻译环境和运行环境

1.翻译环境

翻译环境就是把文本文件转化成二进制之令的过程，分为：预编译，编译，链接。

（1）多个.c文件单独经过编译器处理，形成目标文件。0

（2）在Windows操作系统中目标文件的后缀为.obj,在Linux操作系统中目标文件的后缀为.o。

（3）多个目标文件和链接库经过链接器链接后得到可执行程序

（4）链接库指的是系统运行是的基本函数集合（加减符号什么的）和第三方库（比如头文件之类的）

1.1预编译（预处理）

在预处理阶段，源文件经过预处理后形成.i后缀的文件

在gcc下想观察到.i文件的操作如下

 gcc - E test.c -o -test.i

预编译阶段，顾名思义就是为后面的编译作准备，它主要处理#开始的预编译指令。

（1）删除所有的#define，并展开所得有宏定义。

（2）处理所有条件编译指令，如：#if #ifdef #elif #else #endif

（3）处理所有的#include，将其产开插到相应的预编译指令处，这个过程是递归进行的，也就是说，包含的头文件中可能有其他的头文件

（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预处理指令，后续编译器会用到。

.i文件中宏定义已经被展开，头文件也已经被替换，因此在不确定是否包含头文件时，可以查看.i文件。

1.2编译

这个过程包括：词法分析，语法分许，语义分析，优化。

汇编指令如下：

gcc -S test.i -o test.s

1.2.1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。

看下面一段代码：

array [index] = (index+ 4 )*( 2 + 6 );

语法分析后得到下面16个记号：

这个过程是把一些可能会组合在一起的符号组合在一起。

1.2.2语法分析：

接下来语法分析器，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树。

1.2.3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。

经过编译过程，源文件已经被转化成汇编语言。

1.3汇编

汇编器是将汇编代码转变成机器可执⾏的指令（2进制的指令），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 的进⾏翻译，也不做指令优化。汇编的命如下：

gcc -c test.s -o test.o

1.3链接（link）

链接是⼀个复杂的过程，链接的时候需要把⼀堆文件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序。

链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等这些步骤。

链接解决的是⼀个项目中多文件、多模块之间互相调用的问题。

我们在 test.c 文件中每⼀次使⽤ Add 函数和 g_val 的时候必须确切的知道 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 的时候并不知道 Add 函数和 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。等待最后链接的时候由 链接器根据引用的符号 Add 在其他模块中查找 Add 函数的地址，然后将 test.c 中所有引用到

Add 的指令重新修正，让他们的⽬标地址为真正的 Add 函数的地址，对于全局变量 g_val 也是类

似的方法来修正地址。这个地址修正的过程也被叫做：重定位

2.运行环境

1.程序的运行必须载入内存。再有操作系统的设备中，这些操作一般是有操作系统完成的。一些独立设备上这个载入过程需要手工完成，也可通过可执行代码置入只读内存完成。

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。这个时候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可以使用静态（static）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。