C语言程序环境编译+链接理论

一、程序的翻译环境（编译和链接）

在ANSI C 的任何一种实现中，存在两个不同的环境：

• 第一种是翻译环境，在这个环境中源代码被转换成可执行的机器指令。
• 第二种是执行环境，它用于实际执行代码。

如下图：就是我们编译器编译一个源文件到一个可执行文件的大致过程

• 组成一个程序的每个源文件（test.c）通过编译过程分别转换成目标代码（test.obj）
• 每个目标文件又由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。
• 链接器同时会引入标准c函数库中任何被该程序所用到的函数。

对于一个源文件（test.c）变成最终的二进制文件（test.exe）可以通过下图简单表示：

看上图我们知道：编译又分三步：

预编译 （预处理）(test.c —>test.i)

• （1）处理所有的注释，以空格代替
• （2）将所有的#define删除，并展开所有的宏定义
• （3）处理条件编译指令#if、#ifdef、#elif、#else、#endif
• （4）处理#include,展开被包含的文件
• （5）保留编译器需要使用的#pragma指令

编译 (test.i —>test.s)

• （1）把C语言代码编译成汇编代码
• （2）进行语法分析，词法分析，语义分析，符号汇总形成符号表

汇编 (test.s —>test.o)

• 汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每个C语言源程序，都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。 目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。

编译完后执行链接，链接会做哪些事呢？

• 合并段表
• 符号表的合并和符号表的重定位
• 最后形成（test.exe）

二、程序的运行环境

• 程序必须载入内存，在有操作系统的环境中：一般这个由操作系统来完成。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。
• 程序的执行便开始，接着调用main函数。
• 开始执行程序代码，这个时候程序将使用一个运行时堆栈，存储函数的局部变量和返回地址，程序同时也使用静态（static）内存，存储与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。
• 终止程序。正常终止main函数，也可能是意外终止（代码出错）

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