c语言编译和链接

1. 翻译环境和运⾏环境     

在ANSIC的任何⼀种实现中，存在两个不同的环境。

分为翻译环境和运行环境。

2. 翻译环境 那翻译环境是怎么将源代码转换为可执⾏的机器指令的呢？这⾥我们就得展开开讲解⼀下翻译环境所做的事情。 其实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。

平时我们写的代码是.c类型的，当经过翻译环境，就变成了.exe类型的可执行程序，就可以直接运行了，

2.1 预处理（预编译）

首先预处理要把源码中的宏定义先进行解读，将所有的#define删除，并展开所有宏定义。

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。

2.2 编译

编译是将预处理完的代码进行词法分析、语法分析、语义分析及优化，生成相应的汇编文件，

词法分析就是将源码逐个分析，例如int arr[] = {0},int是定义整数类型，arr是一个标识符，[是左括号]是右括号，=是等号，{是左花括号，0是一个整数，}是右花括号，机器就是逐个进行分析的，

语法分析

2.2.3 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。

2.3 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。 2.4 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。 ⽐如： 在⼀个C的项⽬中有2个.c⽂件（ test.c 和 add.c ），代码如下：

对应的test.c和add.c会被编译成一个tesst.o和一个add.o,这些都是中间文件，经过最后的链接，将几个中间文件链接成一个可执行程序。

我们在 test.c ⽂件中每⼀次使⽤ Add 函数和 g_val 的时候必须确切的知道 Add 和 g_val 的地址，但是由于每个⽂件是单独编译的，在编译器编译 test.c 的时候并不知道 Add 函数和 g_val变量的地址，所以暂时把调⽤ Add 的指令的⽬标地址和 g_val 的地址搁置。等待最后链接的时候由链接器根据引⽤的符号 Add 在其他模块中查找 Add 函数的地址，然后将 test.c 中所有引⽤到 Add 的指令重新修正，让他们的⽬标地址为真正的 Add 函数的地址，对于全局变量 g_val 也是类 似的⽅法来修正地址。这个地址修正的过程也被叫做：重定位。 前⾯我们⾮常简洁的讲解了⼀个C的程序是如何编译和链接，到最终⽣成可执⾏程序的过程，其实很多内部的细节⽆法展开讲解。⽐如：⽬标⽂件的格式elf，链接底层实现中的空间与地址分配，符号解析和重定位等，如果你有兴趣，可以看《程序的⾃我修养》⼀书来详细了解。

3. 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。