【C语言__编译和链接__复习篇2】
目录
前言
一、翻译环境和运行环境
二、翻译环境
2.1 预处理
2.1 编译
2.1.1 词法分析
2.1.2 语法分析
2.1.3 语义分析
2.2 汇编
2.3 链接
三、运行环境
四、简答主线问题
前言
本篇主要讨论以下问题：
主线问题：
1. 源文件(.c)如何转换成(.exe)文件并被执行的
补充知识：
2. 源文件(.c)转换成(.exe)文件并被执行的过程中依赖哪两个环境，这两个环境分别做什么事
翻译环境部分：
3. 翻译环境分为哪两个大的过程，这两个过程执行后得到的结果是什么
4. 编译又分为哪三个小的过程，这三个小的过程具体都做了哪些事，得到的结果分别是什么
5. 链接的目的是什么
运行环境部分：
6. 运行环境中大概在做些什么
一、翻译环境和运行环境
1. 源文件(.c)能被转换成(.exe)文件并被执行，依赖着两个环境：翻译环境和运行环境。
2. 翻译环境：实现将源文件中的源代码转换成(.exe)文件中的二进制指令。
3. 运行环境：执行(.exe)文件中的二进制指令。
二、翻译环境
1. 翻译环境是由编译和链接两个大过程组成，这两个过程执行完的结果分别是得到(.obj)目标文件和(.exe)二进制可执行文件。
2. 翻译环境中的编译过程又分为预处理(预编译)、编译、汇编三个小的过程。
3. 编译所用的工具是编译器，链接所用的工具是链接器。
4. 在windows环境下目标文件的后缀是(.obj)，Linux环境下目标文件的后缀是(.o)。
5. (老师用的是Linux环境的编译器gcc，来观察的编译和链接过程中的细节)
2.1 预处理
1. gcc test.c -E -o test.i
2. 预处理阶段主要处理源文件中#开头的预编译指令，处理的规则如下：
① 将所有的#define删除，并展开所有的宏定义。
② 处理所有的条件编译指令，比如#if、#ifdef、#elif、#else、#endif等。
③ 处理#include预编译指令，将包含的头文件中的内容拷贝插入预编译指令的位置上，这个过程是递归进行的，即包含的头文件也可能包含着其他的头文件。
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。
⑥ 或保留#pragma的编译器指令，方便编译器后续使用。
3. 经过预处理后的(.i)文件中不再包含宏定义，因为宏已经被全部展开，所包含的头文件信息都已经插入到(.i)文件中，所以当我们无法知道宏定义或者头文件是否包含正确的时候，可以查看预处理后的(.i)文件。
2.1 编译
1. 编译过程就是将预处理后的⽂件进⾏⼀系列的：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。（C语言代码——>汇编代码）
2. gcc -S test.i -o test.s
2.1.1 词法分析
1. 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）。
2.1.2 语法分析
1. 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。
2.1.3 语义分析
1. 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。
2.2 汇编
1. 汇编器是将汇编代码转转变成机器可执⾏的指令，每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器指令。汇编指令和机器指令是根据对照表⼀⼀的进⾏翻译的，并不会做指令的优化。
2. gcc -c test.s -o test.o
2.3 链接
1. 链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等步骤（符号决议和重定位后，会通过决议后的符号的地址去找相对应的函数）。
2. 链接主要目的是解决⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题。
三、运行环境
①将程序载入内存->②调用main函数->③建立运行时堆栈，执行代码->④正常/异常终止
四、简答主线问题
问：源文件(.c)如何转换成(.exe)文件并被执行的？
答：多个(.c)和(.h)文件经过预处理生成多个(.i)文件，(.i)文件经过编译处理生成多个(.s)汇编代码文件，(.s)文件经过汇编处理生成多个(.obj)二进制指令文件，多个(.obj)文件和链接库经过链接器的处理最终生成了一个(.exe)文件，(.exe)文件再在运行环境中经处理实现代码的执行。（<编译和链接>当前了解这么多即可，不需要更深入的了解。如果后期想要深入了解可以看《程序员的自我修养》这一本书。）