编译过程(g++为例)

编译过程(g++为例)

参考：
http://blog.csdn.net/xiaohouye/article/details/52084770
https://www.cnblogs.com/wuyouxiaocai/p/5701088.html
https://www.cnblogs.com/ziyunlong/p/6023121.html

• 预处理
• 编译
• 汇编
• 链接
• 总结

我们那一个简单的程序举例说明：
文件 hello.cpp:

#include 
int main()
{
    prinftf("hello world! \n");
    return 0;
}

预处理

命令：

g++ hello.cpp -o hello.ii

预处理过程实质上是处理“#”，将#include包含的头文件直接拷贝到hell.cpp当中；将#define定义的宏进行替换，同时将代码中没用的注释部分删除等

具体做的事儿如下：

（1）将所有的#define删除，并且展开所有的宏定义。说白了就是字符替换

（2）处理所有的条件编译指令，#ifdef #ifndef #endif等，就是带#的那些

（3）处理#include，将#include指向的文件插入到该行处

（4）删除所有注释

（5）添加行号和文件标示，这样的在调试和编译出错的时候才知道是是哪个文件的哪一行

（6）保留#pragma编译器指令，因为编译器需要使用它们。

我们可以打开hello.ii文件，查看其内容：

我们发现生成的hello.ii文件有上万行，里面的内容与其引入的标准库里的文件一致，只是去处了注释，翻译了‘#’。

可以发现预处理是将程序所需要的所有头文件都包含到了“中间文件”hello.ii中。

编译

命令：

g++ –S hello.ii –o hello.s

参数是-S生成可查看的文本文件，-s生成二进制文件
编译的过程实质上是把高级语言翻译成机器语言的过程，即对hello.cpp做了这些事儿：

（1）词法分析

（2）语法分析

（3）语义分析

（4）优化后生成相应的汇编代码

从 高级语言->汇编语言。
- 具体，参考 1

汇编

命令：

g++ –c hello.s –o hello.o

汇编是吧汇编语言->机器语言（二进制）即将源文件翻译成二进制文件。类Uinx系统编译的结果生生成.o文件，Windows系统是生成.obj文件。

源代码和最终目标文件中过渡的就是中间代码.obj，实际上之所以需要中间代码，是你不可能一次得到目标文件。比如说一个exe需要很多的cpp文件生成。而编译器一次只能编译一个cpp文件。这样编译器编译好一个cpp以后会将其编译成obj，当所有必须要的cpp都编译成obj以后，再统一link成所需要的exe，应该说缺少任意一个obj都会导致exe的链接失败（window下）。

举一反三：
C++程序的每个cpp文件都会生成.o文件，生成.o文件需要预编译、编译、汇编的过程。当我们只修改其中的一个cpp文件时，只需重新编译该cpp文件即可，但如果我们修改h文件，由于可能有多个cpp文件引入了该h文件，该多个cpp文件都需要重新生成.o文件。

链接

命令：

g++ –c hello.s –o hello.o

hello.cpp它使用到了C标准库的函数“printf”，但是编译过程只是把源文件翻译成二进制而已，每个库文件和cpp生成的.o只是独立的个体，将它们需要绑定在一起即链接。

总结

我们平时口中的编译，其实就是上面的四个过程的集合，在实际编译中，不需要生成那么多中间文件，只需要下面命令：

g++  hello.cpp –o hello

CMake、Qmake等工具其实做的就是组织源文件（.h .cpp）的位置和位置关系，和标识非C++标准库的库文件的位置，为整个程序提供编译器参数，使编译器完成预处理，编译，汇编和链接的工作。

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[1]编译过程细节

编译程序的工作过程一般划分为五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析与中间代码产生、优化、目标代码生成。

词法分析：也就是从左到右一个一个的读入源程序，识别一个单词或符号，并进行归类。

语法分析： 在词法分析的基础上，将单词序列分解成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等。

语义分析：审查源程序是否有语义的错误，当不符合语言规范的时候，程序就会报错。

中间代码生成：在进行了语法和语义的分析工作之后，编译程序将源程序变成了一种内部表示形式，这种内部表示形式叫做中间语言或中间代码。

代码优化：这个阶段是对前阶段的中间代码进行变换或改造，目的是使生成的目标代码更为高效，即节省时间和空间。

目标代码生成：也就是把优化后的中间代码变换成指令代码或汇编代码。