程序编译及链接

           你好！感谢支持孔乙己的新作，本文就程序的编译及链接与大家分析我的思路。

                                         希望能大佬们多多纠正及支持 ！！！

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1.翻译译环境与运行环境

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当我们进行程序设计时，使用编译器、开发工具编写代码（.c文件），则需要在翻译环境，通过编译将文件中源代码转换为可执行的机器指令（二进制指令），作用于运行环境实际执行代码。

1.1.翻译环境

顾名思义，翻译环境是由编译和链接两大过程组成的，编译又可拆分为：预处理（有些书籍或许称之为预编译）、编译、汇编三个过程。 

在一个包含多个.C文件的项目中，多个.C文件单独进行编译并生成对应的目标文件（Windows环境下的目标文件后缀是.obj，Linux环境下后缀是.o） 多个目标文件和链接库一起经过链接器处理生成最终的可执行程序（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）

接下来，我们观察一下编译器的进程：

        首先，编译过程始于源文件，通常是以.c或.cpp结尾的代码文件。接下来，这些源文件经过预处理，生成一个中间文件（通常是.i文件），在这个阶段，预处理会处理宏定义和文件包含等指令。随后，预处理后的文件被编译，生成汇编语言文件（通常是 .s 文件）。在这个过程中，编译器将源代码转换为更接近机器语言的形式。接下来是链接阶段，编译器将生成的汇编文件与标准库（如 libc.a）进行链接。链接器在这一阶段负责将所有目标文件和库文件合并，最终生成可执行文件。最后，经过链接器处理后，输出的可执行文件便是用户可以运行的最终结果。

1.2.预处理（预编译）

在预处理阶段，源文件和头文件会被处理为.i 为后缀的文件。在预处理阶段主要是处理源文件中#开始的预编译指令，处理规则如下：

• 将所有的 #define 删除，并展开所有的宏定义。

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

• 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。

  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⽂件。

• 删除所有的注释

• 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的编译器指令，编译器后续会使⽤。

1.3.编译

        编译过程就是将预处理的文件进行一系列操作：词法分析、语法分析、语义分析及优化，并生成相应的汇编代码文件。

        1.3.1.词法分析

         将源代码程序输入扫描器，进行简单的词法分析，把代码中字符分割成一系列的记号（关键字、标识符、字面符与特殊符号）       

记号	类型
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

            1.3.2.语法分析

                     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。这些语法树是以表达式为节点的树。

        1.3.3.语义分析 

                 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。

1.4.链接                                   

     链接作为一个复杂的过程，链接时需要把一堆文件链接在一起方可生成可执行程序。链接的过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位这些步骤；链接解决的是一个项目中多文件、多模块之间互相调用的问题。

       

1.5.运行环境    

        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；程序的执行便开始，紧接着，调用main函数，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，终止程序。