C语言：编译和链接

本文介绍: 所以当我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，但比较遗憾的是，.i文件一般是作为临时文件的，最后会被系统直接删除，所以在文件夹中找不到，在VS这样的集成环境下是无法观察的，但在gcc下可以用命令观察到。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。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）。

一：翻译环境和运行环境

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。

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。

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？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（有些书也叫预翻译）、编译、汇编三个过程。

一个C语言的项目中可能有多个
.c 文
件⼀起构建，那多个
.c 文
件如何生成可执行程序呢？

•
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。

如果再把编译器展开成3个过程，那就变成了下面的过程：

VS是集成开发环境，在VS中无法看见预处理，编译等中间文件。

但在Linux环境下，可以通过指令，看见预处理，编译等中间文件。

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：

gcc -E test.c -o test.i
gcc test -E -o test.i
//两种均可以
//-E是表示让翻译到预处理就停止
//-o是让预处理的到的文件命名为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（在C语言中一般#开头的都在预处理进行）。比如：#include,#define，处理的规则如下：

•
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
、
#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，但比较遗憾的是，.i文件一般是作为临时文件的，最后会被系统直接删除，所以在文件夹中找不到，在VS这样的集成环境下是无法观察的，但在gcc下可以用命令观察到。

2.2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。

编译过程的命令如下：

gcc -S test.i -o test.s
gcc test -S
//不写-o test.s默认生成的文件名也这个

对下面码进行编译的时候，会怎么做呢？假设有下面的代码

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

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）。

上面程序进行词法分析后得到了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
}	右圆括号
*	乘号
{	左方括号
2	数字
+	加号
6	数字
}	右方括号