编译+链接过程【自用】

浅记一下，还有很多linux的知识要学，等想到要补充的东西再逐步完善这篇博客

可执行文件形成过程

每个源文件通过编译器生成.obj文件（目标文件）
然后目标文件和链接库通过链接器生成可执行文件。（比如win系统，最后就生成.exe文件）
而编译器做的事又有：预编译、编译、汇编

命令行操作

1. 预编译命令

gcc test.c -E

仅预编译(预处理）便停下，此时屏幕会出现预编译结果

gcc test.c -E -o test.i

-o:output。输出。将结果输出到test.i的文件中

生成了test.i文件，这是一个中间文件

此时

vim test.i

可以看到里面就是预编译结果

test.i中是C语言

2. 编译命令

gcc test.i -S

仅编译便停下，生成test.s文件，里面是编译后的结果

test.s文件中是汇编语言

3. 汇编命令

gcc test.s -c

会生成test.o文件，其实就是目标文件

在windows系统下，目标文件是xxx.obj。

在linux系统下，目标文件是xxx.o

test.o里面是二进制指令，我们直接看是看不懂的

不过，xxx.o文件是elf格式
在linux系统下有一个工具readelf可翻译里面写的是什么：

readelf test.o -s

但是我用的mac还不知道mac下有没有什么命令可以查看。

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给定程序供分析

test.c

#include <stdio.h> 
extern int Add(int, int);
int main() {
  int a = 10;
  int b = 20;
  int c = Add(a, b);
  printf("%d\n", c);
  return 0;
}

add.c

int Add(int x, int y) {
	return x + y;
}

结果如下：

预编译阶段

完成预处理指令，文本操作，此时仍是C语言代码

1. 头文件包含

   #include – 预处理指令。在test.i前面一大堆代码其实就是把头文件内容复制进去了

2. define定义符号的替换

   #define – 预处理指令。在test.i中没有了#define这行，所有define定义的符号都被替换

3. 注释删除
   test.i中没有注释行

编译阶段

把C语言代码翻译成了汇编代码

1. 词法分析
2. 语法分析
3. 语义分析
4. 符号汇总

符号汇总会把全局变量符号都汇总出来

汇编阶段

把汇编指令翻译成了二进制指令

形成符号表

链接阶段

1. 合并段表：把相同的东西合在一起
2. 符号表的合并和重定位

关于符号表

• 形成符号表：简单来说就是让全局的符号形成一个符号和地址的表：比如Add，因为这个符号是要跨文件使用的，test.c里要用，add.c里也要用，这些符号是要形成符号表的，但是add.c里面的临时变量x,y这些是不用的，因为它们只在add.c里面的一个函数里能用

• 合并符号表

  合并的意思就是，我们来找相同的符号。
  比如Add符号，链接器找到两个Add。这时，链接器会发现，有一个Add的地址是有效的，有一个是无效的，此时链接器会丢弃无效的那个地址，保留有效的地址。
  其实简单来说就是把源文件弄在一起了。

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如果我们把add.c里的的Add函数名改为ADD

int ADD(int x, int y) {
	return x + y;
}

那么就会有如下报错
从2、3行可以看到其实此时目标文件test-dfdbb1.o都已经生成了，到了4行ld阶段就不行了(ld是gcc的链接器)

linker command failed

说明链接阶段出了问题，就是因为符号表中找不到ADD符号，链接失败了

像这种函数名、变量名写错的情况，都是在链接阶段失败了

程序执行的过程

程序执行的过程：

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。