C 语言-＞编译和链接实现原理

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今天学习：浅学编译和链接内部实现原理

前提：本文是在gcc编译环境下学习，目前只是浅学习

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。

2. 翻译环境

如图：

.c文件生成可执行文件过程：

• 多个.c⽂件单独经过编译出编译处理⽣产对应的⽬标⽂件。

• 注： 在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(它是⽀持程序运⾏的基本函数集合)或者第三⽅库。

2.1 预处理（预编译） 

 gcc -E test.c -o test.i

来我们看看.i文件是怎么生成的呢？

这里我们发现有700多行代码，没错这里面的都是#include<stdio.h>里面的全部函数 等定义

 输入指令生成test.i文件，文件名可以随便改.i文件为文件后缀就行，那我们举上面的两个例子

案例1：

外部函数包含例子

代码：

test.c文件

#include<stdio.h>
#include "test.h"

int g_val = 2024;

int main()
{
	printf("hehe\n");
	printf("%d\n", g_val);
	return 0;
}

test.h 文件

int Add(int x, int y) {
	return x + y;
}

生成de.i文件里面的内容：

案例2：

#denfinen的例子

预处理完之后MAX就变成1000，这都是在test.i文件里面完成的，所以说使用#define到后面是不利于调试的，因为调试是在.exe文件里面完成的，.i文件只是一个过渡阶段。使用后就删除了 。

2.2 编译

gcc -S test.i -o test.s

输入指令后。生成.s文件,.s文件是汇编指令。

2.2.1 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）。

来看一个案例：

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

上⾯程序进⾏词法分析后得到了16个记号：

16个记号

记号	类型
array	标识符
[	左方括号
index	标识符
]	右方括号
=	赋值
(	左圆括号
index	标识符
+	加号
4	数字
)	左圆括号
*	乘号
(	右圆括号
2	数字
+	加号
6	数字
）	右圆括号

2.2.2 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。

2.2.3 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  

gcc -c test.s -o test.o

#include <stdio.h>
//test.c
//声明外部函数
extern int Add(int x, int y);
//声明外部的全局变量
int main()
{
     int a = 10;
     int b = 20;
     int sum = Add(a, b);
     printf("%d\n", sum);
     return 0;
}

int g_val = 2022;
int Add(int x, int y)
{
     return x+y;
}

如图：

第2点的全部知识点图解：

3. 运⾏环境