什么是编译与链接?
讲解:
源代码文件-----------------------------——-->怎么转换成可执行程序?
test.c----------->怎么经过编译器的处理生成—————-> test.e//文件运行起来得到我们想要的结果
C语言的代码
一. 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(二进制指令)。
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。//执行环境也叫运行环境。
举例:
#include <stdio.h>
int main()
{printf("hehe\n");return 0;
}
1.这是C语言代码,也是文本信息是由字符组成的信息。
2.源文件不能直接运行,计算机能够识别的是二进制,无法识别文本信息。
3.依赖翻译环境,写出来的.c文件经过翻译环境翻译,然后生成计算机能够识别的二进制指令。
4.可执行文件,.exe文件放的就是二进制指令。
5.C语言依赖2个环境。
.exe文件。
简略图:
二.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?
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。*/
简略图:
知识点:
1.编译用到工具是编译器,每个源文件经过编译器编译 --> 生成.obj目标文件//目标文件是中间临时文件--------------------------------------------> 这个过程叫编译。
2.编译器在vs上叫:cl.exe。
3.Linux 目标文件的后缀是.o。
4.目标文件里面的信息已经是二进制。
5.链接库:指的是使用C语言本身提供的标准库,库函数等等。
总结:
1.每个源文件单独生成一个目标文件+链接库,经过连接器的处理,得到可执行程序。
2.经过编译和链接才得到可执行程序。
详略图:分为4个过程
1.预处理(预编译)
在Linux gcc编译环境实现 :
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 环境下想观察⼀下,对 test.c ⽂件预处理后的.i⽂件,命令如下:
1. gcc - E test.c - o test.i
处理预指令符号
注释的删除
疑问点:
会生成.i的文件,也会有.c文本信息,但是为什么前面有很多其它内容?
因为包含头文件里面的信息。
补充:
1.在源文件 #include 包含的头文件信息,相当于把头文件申明的信息 或 头文件的文本信息拷贝到这里。
2.#include 和 #define 都是预处理指令。//c语言中#开头的指令是预处理指令。
3.#define 定义的符号会消失,还会替换文本信息。
4.这是用指令看的.i文件,要是直接生成可执行程序,生成.i用完后自动就删除了。
总结:预编译(预处理)处理些什么?
1.头文件的包含,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。
2.预处理指令都是在预编译处理
3.#define 定义符号替换,同时会删掉定义的符号。
4.注释的删除(替换空格)为什么?
因为注释是程序员看的,指针编译过程中生成的中间文件注释是没有认识意义,编译器不需要看注释。
5.这些都属于文本操作。
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。*/
在 gcc 环境下想观察⼀下,对 test.i ⽂件 编译后的.s⽂件,命令如下:
编译过程的命令如下:
2. gcc - S test.i - o test.s
目的:此时.i的文件还是C语言代码,编译的本质是把:c语言代码翻译成汇编代码。(.s文件就是汇编文件)
讲解:/*词法分析*/、/*语法分析*/、/*语义分析*/
对下⾯代码进⾏编译的时候,会怎么做呢?假设有下⾯的代码
array[index] = (index + 4) * (2 + 6); //这是C语言代码
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)。
上⾯程序进⾏词法分析后得到了16个记号:
总结:对代码进行拆分, 知道是什么符号。
2.2语法分析
接下来/*语法分析器*/,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。
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。*/
汇编代码
总结:编译 处理些什么?
1.把C语言代码翻译成汇编代码(生成.s文件)
2.词法分析。
3.语法分析。
4.语义分析。//(3个分析都是程序运行起来没有产生的错误)
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。
在 gcc 环境下想观察⼀下,对 test.s ⽂件 汇编后的.0⽂件,命令如下:
汇编的命令如下:
1 gcc - c test.s - o test.o
总结:汇编处理些什么?
把汇编的代码翻译成二进制的指令生成.o文件(目标文件)。//因为是Linx环境后缀不同
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。
代码举例:
//声明外部符号
extern int Add(int x, int y);
//这里是函数的声明,不是创建一个函数,是告诉你这里有个函数,这里的Add是无效地址。int main()
{int ret = Add(200, 100);printf("%d\n", ret);return 0;
}
简略图:
链接的过程:
源文件 -----> 符号汇总 -----> 形成符号表 -----> 符号决议和重定位
讲解:
1.编译过程中会从源文件找到函数符号。(符号汇总)
2.汇编过程中会给函数符号分配地址。(形成符号表)
3.链接过程中会把符号表合并一起,调用有效地址的函数,生成可执行的程序。(符号决议和重定位)
目的:把多个目标文件链接生成一个可执行程序,符号决议和重定位。
总结:编译和链接整个过程不需要学的太深,只要能给面试官大概讲清楚就行,写代码才是重点。
1.通过编译和链接生成可执行程序.exe。
2.编译又细分为:预编译,编译,汇编 。
3.编译又细分为:词法分析,语法分析,语义分析。
4.链接:源文件----->符号汇总----->形成符号表----->符号决议和重定位。
三.运行环境
1. 程序要运行起来必须载⼊内存中。在有操作系统的环境中:加载程序过程⼀般由操作系统完成。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。//任何程序想要运行起来第一步都是载入内存。
2. 程序的执⾏便开始。接着便调⽤main函数。//因为程序运行在main函数第一行开始。
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)(函数栈帧)*/,
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。
//c语言代码都是由函数组成,main函数也是函数,也有自己的函数栈帧。
4. 终⽌程序。正常终⽌main函数;也有可能是意外终⽌。