《C语言》编译和链接

一、翻译环境

在使用编译器编写代码时，编写的代码是高级语言，机器无法直接识别和运行，在编译器内部会翻译成机器可执行的机器语言。
编译环境由编译和链接两大过程组成。
编译分为：预处理（预编译）、编译、汇编三个过程。

1、预处理

在预处理阶段，把源文件和头文件会被处理成为.i后缀的文件。
在gcc环境下，对test.c文件预处理后的.i文件，命令如下:

gcc -E test.c -o test.i

预处理阶段主要处理#开头的预编译指令。比如：#include，#define等，处理规则如下：

• 将#define定义的常量名替换为常量值，将#define定义的宏替换为表达式。
• 将#if后不满足条件的删除，#if 和 #endif 组合使用，#if覆盖的代码块到#endif结束，还有#ifdef、#elif、#else等条件预处理指令代码
• 处理#include预编译指令，将头文件的内容插入到该预处理指令的位置。这个过程是递归进行的，也就是说被包含的头文件也可能包含其他头文件。
• 删除所有注释: /* */代码块注释，//行注释
• 添加行号和文件名标识，方便后续编译器生成调试信息等。
• 或保留所有的#pragma的编译指令，编译器后续会使用。

经过预处理后的.i文件中不再包含宏定义，因为宏已经被展开。并且包含的头文件都被插入到.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文件来确定。

2、编译

编译过程是对预处理后的文件进行的处理：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。
变异过程的命令如下：

gcc -S test.i -o test.s

（1）词法分析

将源代码程序输入扫描器，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、标记符、字面量、特殊字符等）。

（2）语法分析

词法分析结束，就是语法分析，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。

（3）语义分析

由语义分线器来完成语义分析，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。

3、汇编

汇编是将汇编代码转换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。就是根据汇编指令和机器指令的对照表一一的进行翻译，也不做指令优化。
汇编的命令如下：

gcc -c test.s -o test.o

4、链接

链接是一个复杂的过程，链接的时候需要把一堆的文件链接在一起才生成可执行程序。
链接过程主要：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个文件、多个模块之间互相调用的问题。
链接会生成一个表记录函数名有没有被声明，变量名赋值等等，一个文件定义了一个函数，另一个文件中没有声明这个函数也可以使用的原因就是因为链接产生的效果。

在study.c文件中没有声明和定义Fibonacci这个函数

在test.c中声明和定义了这个函数

在运行时，仍然可以成功且没有报错。

标准写法应用extern来声明外部符号

二、运行环境

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。这个时候程序使用一个运行栈（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它们的值。
4、终止程序。正常终止main函数；也可能是意外终止。