编译链接的过程发生了什么？

一：程序的翻译环境和执行环境

在 ANSI C 的任何一种实现中，存在两个不同的环境。

第 1 种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令。

第 2 种是执行环境，它用于实际执行代码

也就是说：↓

1：翻译环境：代码->二进制指令

2：执行环境：执行二进制指令

Q：我们写的代码是文本信息，而计算机执行的是二进制的指令，这二者之间如何进行的转换？

换句话说就是：翻译环境中发生了什么，才让代码->二进制指令？

解释： 我们写代码的文件叫作.c源文件，会经过编译器生成目标文件（不同环境和编译器的目标文件不同，比如VS是.obj,Linux环境下的gcc是.o），然后最后通过链接器把目标文件和链接库进行链接生成可执行程序。

这是一个在VS上写代码到生成可执行程序的过程，编译器为我们做了很多，才让我们能从源文件一下到目标文件，所以博主选择在Linux环境下的gcc编译器下进行细节上的演示，才能清楚的知道翻译环境到底发生了什么。

二：翻译环境工作图

解释：翻译环境分为四步

1：预编译（也叫作预处理）

2：编译

3：汇编

4：链接 

三：翻译环境工作的展示

前提准备：

源文件创建及代码书写：

①：

我们创建一个在gcc中创建一个class110目录，在其下创建一个源文件test.c，在里面写上如图所示的代码

第一阶段：预编译 

①： 然后在终端对test.c这个源文件进行gcc -E -o test.i（-E代表执行完预编译阶段就停止，然后放在test.i这个文件）

 ②：此时生成了test.i这个文件

③：将test.i和test.c进行对比 

解释：

将test.i和test.c进行对比，我们能发现了第一阶段预编译的作用：

1：注释的删除

2：头文件的包含（test.i前面的800+行，就是#include<stdio.h>的内容）

3：#define符号的替换（直接把M替换成了100）

总结：所有的预处理指令（如文件包含、宏定义、条件编译等）都是在预编译阶段完成的。

这些统称为文本操作

第二阶段：编译

①：gcc -S test.i（对test.i进行 -S（执行完第二阶段编译就停止）放进自动生成的test.s中）

解释：此时打开test.s发现全是汇编代码， 所以第二阶段的工作是：将代码翻译成汇编代码，放进了自动生成的test.s中

 第三阶段：汇编

①：gcc -c test.c（执行完第三阶段汇编就停止，放进自动生成的目标文件test.o中）

②：打开test.o，被警告

 解释：打开test.o发现其是二进制文件，所以该阶段的功能：将汇编指令翻译成了二进制指令 

③：强行打开目标文件test.o

解释：ELF是一种文件的格式 ，需要用指令readelf来读取ELF格式的文件

④:用指令readelf来读取ELF格式的文件

 解释：此时返现我们需要输入一些选项（-a,-h,-l.......）来进行选择性的查看 

⑤：-a选项，查看到段表

解释：这就是段表，也就是说ELF这种文件格式，其实是按照一个一个的段来存储的，这也是第四阶段链接中的功能合并段表中所谓的段表 

⑥：-s来查看符号表

解释：

1：此时发现符号表中有我们代码的全局变量g_val，函数Add，函数main，库函数printf

2：这些都被存储到了符号表中 ，这就是第三阶段汇编的另一个作用，形成符号表，那么符号表是做什么的？在第四阶段里面有作用

 第四阶段：链接

①：gcc test.o -0 test(链接生成可执行程序test)

②：打开可执行程序test 

解释：可执行程序test依旧是一个二进制文件，也是可以用ELF打开的

四：链接的功能讲解：

①：假设两个.c源文件

解释：一个.c只是声明了Add函数，一个.add有函数的定义

②：链接的功能

 解释：

1：每个源文件都在编译阶段 进行了符号汇总，然后在汇编阶段进行了形成符号表，即函数和对应的地址进行合并形成符号表（test.c的 Add是声明，所以地址是无效的）

2：在链接进行合并符号表，把两个源文件的符号表进行合并

3：Add的地址确认为有效地址（add.c中的函数地址）就叫作符号表的重定位