编译与链接

1.翻译环境和运行环境

ANSI C 中，都分翻译环境和执行环境

翻译环境是将源代码转换成二进制指令，也就是机器可以识别的指令

翻译环境完成后，会生成可执行程序（程序里面放的就是二进制指令）

执行环境，就是执行可执行程序，执行二进制指令，实现效果

1.1翻译环境

翻译环境由编译和链接组成，编译分为预处理、编译、汇编3个过程

首先，我们自己写的.c/.cpp文件，经过编译器处理（vs是cl.exe）生成.obj文件，也就是目标文件。单个或多个obj文件配合链接库，经过链接器（vs是link.exe）处理，生成可执行程序.exe

一个c语言项目有多个.c文件，单独经过编译器处理，生成多个对应的obj文件（win环境是obj，linux环境是o）

多个目标文件和链接库一起经过链接器处理生成可执行程序。

链接库是指运行时库（支持程序运行的基本函数集合）或者第三方库

.c为后缀的文件和.h为后缀的文件，也就是源文件和头文件，经过预处理，形成.i的中间文件，再经过编译，生成.s的中间文件，再经过汇编，生成.o或者.obj的目标文件，最后配合链接库一起经过链接器处理生成可执行文件

1.1.1预处理

预处理中，源文件和头文件会被处理成.i为后缀的文件

将#define语句删除，展开所有的宏定义（也就是把define定义数据直接替换）。

处理所有的条件编译指令，如#if，#ifdef，#elif，#else，#endif等。

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，过程是递归进行，被包含的头文件也可能包含其他文件。

删除所有注释。

添加行号和文件名表示，方便后续编译器生成调试信息等。

保留所有的#pragma的编译器指令，编译器后续会使用

预处理后的.i文件不包含宏定义，因为宏定义已经被展开，包含的头文件被插入到.i文件中，可以通过观察.i文件来判断宏定义或头文件是否正确被展开或插入。

1.1.2编译

进行词法分析、语法分析、语义分析及优化，生成相应汇编代码文件

1.1.2.1词法分析

将源代码程序输入扫描器，扫描器就是进行简单的词法分析，把代码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）

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

记号：

array 标识符

[ 左方括号

index 标识符

]右方括号

=赋值

(左圆括号

index标识符

+加号

4数字

)右圆括号

*乘号

(左圆括号

2数字

+加号

6数字

)右圆括号

1.1.2.2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。语法树以表达式为节点的树

1.1.2.3语义分析

语义分析器完成语义分析，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。这阶段会报告错误的语法信息

1.1.3汇编

汇编是将代码转变成机器可执行的代码，每一个汇编语句对应一条机器指令，根据汇编指令和机器指令的对照表，一一进行翻译，不做指令优化

1.1.4链接

链接需要把一堆文件链接在一起才能生成可执行程序

链接包括：地址和空间分配、符号决议和重定位等步骤

链接解决的是一个项目中多文件、多模块直接互相调用的问题

比如我们有多个.c文件，其中一个.c文件里面写了一个函数。而我们在另一个.c文件里调用了这个函数，但编译这个.c文件时，编译器是没有函数的地址的，所以是暂时搁置，等到链接时，链接器根据函数关键字，就可以去别的文件里找函数地址，就可以把这些空着的地址改成真正的函数地址，这个地址修正过程，叫做重定位

1.2运行环境

1.程序必须载入内存中。一般这个操作由操作系统完成。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，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中一直保留着他们的值。

4.终止程序。正常终止main函数；也可能是意外终止。