编译与链接

在ANSIC的任何⼀种实现中,存在两个不同的环境:翻译环境和运⾏环境

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。
执⾏环境:   它⽤于实际执⾏代码。

一·翻译环境

翻译环境是由编译和链接两个⼤的过程组成的,⽽编译⼜可以分解成:预处理(有些书也叫预编
译)、编译、汇编三个过程

1.1.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
预处理作用:
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 #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。
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

1.2.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
编译过程的命令如下:
gcc -S test.i -o test.s

1.2.1.词法分析

将源代码程序被输⼊扫描器,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、标识符、字⾯量、特殊字符等)

1.2.2.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.

1.2.3.语义分析

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

1.3.汇编

汇编器是将汇编代码转转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

1.4.链接

链接是⼀个复杂的过程,链接的时候需要把⼀堆⽂件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序
链接过程主要包括: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⽂件、多模块之间互相调⽤的问题.
重定位:将地址修正过程。

二.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。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。
本节主要讲一些计算机实现的低层逻辑,大家可以了解一下,不需要掌握,如果对这方面感兴趣,可以去看看 《程序的⾃我修养》这本书,感谢大家的支持!

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