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编译和连接

编译和连接

  • 1.翻译环境和运行环境
  • 2.翻译环境:预编译+编译+汇编+链接
    • 1.翻译环境和运行环境
    • 2.翻译环境
      • 2.1预处理(预编译)
      • 2.2编译
        • 2.2.1词法分析
        • 2.2.2语法分析
        • 2.2.3语义分析
      • 2.3汇编
      • 2.4链接
    • 3.运行环境

1.翻译环境和运行环境

2.翻译环境:预编译+编译+汇编+链接


1.翻译环境和运行环境

在ANSI C的任何一种实现中,存在两个不同的环境。 在这里插入图片描述

2.翻译环境

翻译环境由编译和链接两个大过程组成,而编译又可以分成:预处理、(预编译)、编译、汇编三个过程。 在这里插入图片描述 .c文件如何生成可执行程序呢?

  • 多个.c文件单独经过编译器,编译器处理生成对应的目标文件。
  • 在windows环境下目标文件后缀是.obj,Linux环境下目标文件的后缀是.o。
  • 对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者第三方库。

如果再把编译开展成3个过程,那就是下面的过程:

在这里插入图片描述 C代码 – 预处理 – 编译 – 汇编 – 链接 – 可执行程序

2.1预处理(预编译)

在预处理阶段,源文件和头文件会被处理成 .i 的文件。 在gcc环境下观察,对test.c文件预处理后的.i文件,命令如下:

gcc 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:#define,#include,处理规则如下:

  • 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、#ifef、#else、#elif、#endif。
  • 处理#include预编译指令,将包含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。
  • 删除所有的注释。
  • 添加行号和文件标识名,方便后续编译器生成调试信息。
  • 保留所有的#pragma的编译器指令,编译器后续会使用。

2.2编译

编译过程就是将预处理后的文件进行一系列: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。 编译命令如下:

gcc S test.i o test.s

对下面的代码进行编译:

array[index] = (index+4)*(2+6);

2.2.1词法分析

在这里插入图片描述

2.2.2语法分析

对记号进行语法分析,从而产生语法树。这些语法树是以表达式为节点的树。 在这里插入图片描述

2.2.3语义分析

编译器所做的分析是语义的静态分析。静态语义分析包括类型的匹配,类型的转换等。这个阶段会报告错误的信息。 在这里插入图片描述

2.3汇编

将汇编代码转变成机器可以执行的指令。 根据汇编指令和机器指令一一进行翻译,不做指令优化。 汇编命令如下:

gcc c test.s o test.o

2.4链接

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。 关于重定位(地址修定的过程): 在这里插入图片描述

3.运行环境

  • 程序必须载入内存中。在有操作系统的环境中:一般由操作系统完成。在独立环境下,程序必须手工安排。
  • 程序执行便开始,接着便调用main函数。
  • 开始执行程序代码,这时候程序将使用一个运行时堆栈,存函数局部变量和返回地址。程序也可以使用静态内存,存储于静态内存中的变量在程序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,也有可能是意外中止。
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