目录
- 程序的翻译环境和执行环境
- 编译和链接
- 翻译环境
- 编译的几个阶段
- 预处理
- 编译
- 汇编
- 链接
- 运行环境
今天我来补一下C语言篇的程序的编译的一篇文章，也算是有一个结尾了。
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。
一个.c的文件事如何变成.exe的可执行文件的呢？下面这张图片是一个大概的过程：
编译和链接
翻译环境
- 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码( object code )。
- 每个目标文件由链接器( linker )捆绑在一 起,形成一个单一-而完整的可执行程序。
- 链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数,而且它可以搜索程序员个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。
编译的几个阶段
接下来，我来用Linux平台来给大家演示一下编译的三个过程：
我们先编写一个简单C程序：
然后执行这样一句指令：
gcc test.c
这句指令是让gcc这个编译器来编译我们的代码，执行完这句指令我们会发现会生成一个a.out这样一个可执行文件，
我们执行再下面这样一句指令：
./a.out
这样我们就可以执行这个可执行文件了，
为了让大家更好地感受到编译的过程，我们来一步一步看：
预处理
我们执行再下面这样一句指令，让代码预处理完之后就停下来：
gcc -E test.c -o test.i
这句指令的意思就是把预处理完之后的信息输出到一个test.i的文件中。
可以发现的是，这里多了一个test,i的文件，我们可以打开看一看：
可以发现的是，有三个点发生了变化：
- 头文件被展开
- 宏被文本替换了
- 注释被删除了
我们对原代码做一个处理，不包含stdio.h的头文件，我们自己写一个头文件：
再来看一下，预处理后的文件是什么样子的：
效果通上面一样。
所以预处理的几个动作
- 头文件的包含
- 预处理指令的完成（eg:#define、#pragma…）
- 注释的删除
编译
执行再下面这样一句指令让文件进行编译形成汇编代码：
gcc -S test.c
执行完之后就可以生产出一个test.s的文件，我们可以打开看一看：
这里其实就是汇编代码。
所以编译的几个动作
- 语法分析
- 词法分析
- 语义分析
- 符号汇总
符号汇总: 符号汇总的都是全局的符号。例如上面我们的代码头文件就汇总了一个Add，.c文件就汇总的一个Add和main。
汇编
接下来我们执行这样一条指令：
gcc -c test.c
对源文件进行汇编，结果生成了一个test.o的目标文件：
打开这个文件，我们会发现这是一个我们看不懂的二进制文件：
所以其实汇编是把汇编代码转换为二进制代码（机器指令）。
这个过程还做了一件件事——形成符号表
链接
链接做的两个事情
- 合并段表
- 符号表的合并和符号表的重定位
在Linux系统下，test.o二进制文件是用一个elf这样的格式来组织文件的。
elf会把文件组织成一个段。test.o和Add.o都有一个段，那么我们怎样才能看懂elf格式的文件呢？
我们有这样一个工具叫做readelf，他可以看懂这样一个文件，所以我们输入这样一条指令：
readelf test.o -a
我们就确实可以看到这样一个段的存在。
然后这下面还有符号表的汇总：
其实a.out这个文件也是elf格式的，所以其实链接就是把这几个elf格式的文件的段表合并，然后test中的Add函数就有了地址。
运行环境
程序执行的过程：
- 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。接着便调用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。正常终止main函数；也有可能是意外终止。
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