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在ANSI C的任何一种实现中#xff0c;存在两个不同的环境。 第1种是翻译环境#xff0c;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#xff0c;它用于实际执行代码。 VS中编译器#xff1a;cl.exe #xff1b;Linux中…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。 VS中编译器cl.exe Linux中目标文件后缀.o
Windows中目标文件.obj 链接器 link.exe 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编译、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。 VS2022 IDE 集成开发环境
Linux 环境下C语言编译器gcc
二、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 对test.c文件进行预处理并将预处理后的结果输出到test.i文件中 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 • 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。
三、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 预处理后的test.i文件编译成汇编代码并将结果输出到test.s文件中 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] (index4)*(26); 3.1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 3.2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。 四、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。 汇编的命令如下 gcc -c test.s -o test.o 五、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 我们已经知道每个源文件都是单独经过编译器处理生成对应的目标文件。 test.c 经过编译器处理生成 test.o add.c 经过编译器处理生成 add.o 我们在 test.c 的文件中使用了 add.c 文件中的 Add 函数和 g_val 变量。 我们在 test.c 文件中每一次使用 Add 函数和 g_val 的时候必须确切的知道 Add 和 g_val 的地 址但是由于每个文件是单独编译的在编译器编译 test.c 的时候并不知道 Add 函数和 g_val变量的地址所以暂时把调用 Add 的指令的目标地址和 g_val 的地址搁置。等待最后链接的时候由链接器根据引用的符号 Add 在其他模块中查找 Add 函数的地址然后将 test.c 中所有引用到Add 的指令重新修正让他们的目标地址为真正的 Add 函数的地址对于全局变量 g_val 也是类似的方法来修正地址。这个地址修正的过程也被叫做重定位。 前面我们非常简洁的讲解了一个C的程序是如何编译和链接到最终生成可执行程序的过程其实很多内部的细节无法展开讲解。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。
六、运行环境 程序必须载入内存中。在有操作系统的环境中一般这个由操作系统完成。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。 程序的执行便开始。接着便调用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stack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。 终止程序。正常终止main函数也有可能是意外终止。 七、预定义符号
C语言设置了一些预定义符号可以直接使用预定义符号也是在预处理期间处理的。 __FILE__ //进行编译的源文件 __LINE__ //文件当前的行号 __DATE__ //文件被编译的日期 __TIME__ //文件被编译的时间 __STDC__ //如果编译器遵循ANSI C其值为1否则未定义 举个例子 printf(file:%s line:%d\n, __FILE__, __LINE__); int main()
{printf(%s\n, __FILE__);printf(%s\n, __DATE__);printf(%s\n, __TIME__);//printf(%d\n, __STDC__);//gcc是支持ANSI C的return 0;
} 今天就先到这了 看到这里了还不给博主扣个 ⛳️ 点赞☀️收藏 ⭐️ 关注
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