【C语言】程序的编译和链接(基础向)

1、翻译环境和运行环境

在ANSLC的任何一种实现中，存在两个不同的环境。

1. 翻译环境：源代码—>可执行的机器指令(二进制指令)
2. 执行环境：实际执行代码
   

这就是当我们写代码：

#include<stdio.h>
int main()
{printf("hehe\n");return 0;
}

屏幕上会打印hehe的原理

2、翻译环境

翻译环境由编译和链接两大过程组成，而编译又可以分解成：预处理、编译、汇编三大过程。

一个C语言的项目可以由多个.C文件组成，下面是组成的原理

• 多个.C文件单独经过编译器，编译处理生成对应的目标文件

• Windows环境下的目标文件的后缀是.obj,Linux环境下目标文件的后缀是.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或第三方库

把编译器再展开3个过程，那就变成了下面图：

执行顺序：C代码 — 预处理 — 编译 — 汇编 — 链接 — 可执行程序

3、预处理（预编译）

在预处理阶段，源文件和头文件会被处理成为.i为后缀的文件
在gcc环境下想观察对test.c文件预处理后的.i文件，命令为：

gxx -E test.c -o test.i

预处理阶段主要处理那些源文件中#开始的预编译指令。比如：#include，#define，处理的规则如下：

• 将所有的#include预编译指令，如：#if、#ifdef、#dlif、#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。这个过程时递归进行的，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
• 保留所有的#pragma的编译器指令，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文件来确认。

3.1编译

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
编译过程的命令：
gcc -S test.i -o test.s

如果对下面代码
array[index] = (index + 4)*(2 + 6)
编译时，编译器会怎么做呢？

根据记号，会生成下列的语法树

3.2汇编

汇编器时将汇编代码转变成技巧可执行的指令
汇编命令如下：
gcc -c test.s -o test.o

3.3链接

当有两个甚至多个.c文件时，编译器是先把每个函数的链接合并到一起，然后再使用，如下图中的加法函数：

![[QQ20251019-111103.png]]

3.4GCC编译过程分解

// 分布执行，观察每个阶段的输出
gcc -E test.c //只预处理
gcc -S test.c //生成汇编代码
gcc -c test.c //生成目标文件
gcc test.o    //链接生成可执行文件

4、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。
4. 终止程序。正常终止main函数；也有可能是意外终止。