编译、链接与装载学习笔记（一）：源代码生成可执行文件的过程

源代码生成可执行文件的过程

一般从源代码到最后生成可执行文件需要经过四个步骤：

预编译–编译–汇编–链接

四个环节各自生成 ：

.i文件 --> .s文件 --> .o文件 --> .out文件
　　　　　　　　　　　　 　 .exe文件

预编译

查看预编译文件命令：

gcc -E 源文件.c -o 源文件.i

预编译的主要工作：

• 处理宏定义 #define，注意空格的加入，以及不要加分号
• 处理条件编译 #if #endif
• 处理头文件 #include，将包含的文件插入到该预编译指令的位置
• 删除注释 // ; /*
• 添加行号与文件名
• 保留所有的#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们

编译

编译的主要工作：

1. 词法分析：使用有限状态机的算法，由扫描器扫描字符序列顺序生成一系列的符号，如：a = (b+c) --> a，=，(，b，+，c，)
2. 语法分析：利用上下文无关语法(CFG)等方法，将词法分析得到的一系列符号生成对应的语法树
3. 语义分析：主要进行类型声明、匹配和转换，判断定义是否循环引用等，是静态语义的分析；动态语义是在运行期判断的，如0不能作为除数等

生成语法树如：

语义分析后：

汇编

查看汇编文件命令：
gcc -S 源文件.c -o 源文件.s

也可以反汇编查看汇编代码：

objdump -d xx.out或者.o，.a，.so等二进制文件

语义分析后会将语法树生成中间代码，如三地址码，然后三地址码根据目标机器生成对应的目标汇编代码；汇编代码优化器会将目标汇编代码优化（如：常量表达式运算1+2后得到一个全新的常量3，使用位移来代替乘法运算等），然后输出目标二进制文件

汇编代码转换成机器代码指令，原则上两组指令一一对应

链接

将目标文件，静态库或者动态库，链接成可执行文件
完成各个编译单元(模块)的拼接

链接的主要工作：

• 地址和空间分配：为目标文件中已定义符号分配内存以及地址
• 符号决议(符号绑定)：保证每个目标文件所有引用，声明都能在自身或其它目标文件中能找到唯一的定义，若声明符号未找到定义则报错
• 重定位：所有已声明未定义的符号重新定位地址