C语言编译与链接

前言：

.c文件变成可执行文件.exe需要经过以下几个步骤：

1. 预编译：主要处理那些源⽂件中#开始的预编译指令，如#include，#define
2. 编译：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
3. 汇编：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
4. 链接：将多个文件链接在一起，生成一个可执行程序，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，用来解决的是⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题

C语言的两种环境：

1.  翻译环境：

1. 多个.c⽂件单独经过编译器，编译处理⽣成对应的⽬标⽂件。
2. 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
3. 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。
4. 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。

1.1 预处理（预编译）：

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：#include,#define，处理的规则如下：

        1. 将所有的 #define 删除，并展开所有的宏定义

        2. 处理所有的条件编译指令，如： #if、#ifdef、#elif、#else、#endif

        3. 删除所有的注释

        4. 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

        5. 添加⾏号和⽂件名标识，⽅便后续编译器⽣成调试信息等

        6. 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

gcc编译过程的命令如下：

gcc -S test.i -o test.s

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);

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）

上⾯程序进⾏词法分析后得到了16个记号：

1.2.2 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

1.2.3 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

1.3 汇编：

 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

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：

//test.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>

extern int Add(int, int);

int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int q = Add(a, b);
	printf("q的值为：%d", q);
	return 0;
}

//add.c
int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

2. 运行环境：