Linux基础：预编译、编译、汇编、链接
四：预编译、编译、汇编、链接
//详情参考《程序员的自我修养》1-6章
精简版：
//在原文基础上做补充和修改
参考原文：https://blog.csdn.net/weixin_40740059/article/details/84075653
如图：c程序的4G虚拟地址空间划分：
在text段中，只有普通局部变量是指令
int gdata1 = 10; //.data 已初始化且初始化不为零的数据
int gdata2 = 0; //.bss 未初始化或初始化为零的数据
int gdata3; //.bss
static int gdata4 = 20; //.data
static int gdata5 = 0; //.bss
static int gdata6; //.bss
int main()
{
int data1 = 30; //.text //只有普通局部变量是指令
int data2 = 0; //.text
int data3; //.text
static int data4 = 40; //.data
static int data5 = 0; //.bss
static int data6; //.bss
return 0;
}
//下文详情参考《程序员的自我修养》39页
一：预编译命令：gcc -E main.c -o main.i ，然后生成.i文件
1.将所有的“#define”删除，展开宏定义
2.处理“#include” 预编译指令，将包含的文件插入到预编译指令的位置。 递归方式展开头文件
3.处理所有的条件预编译指令如：“#if”，“#ifdef”，“#endif”，“#elif”，“#else”
4.删除注释// 和/**/
5.添加行号和文本标识
6.保留 #pragma ,因为编译器要使用
//预编译后的.i文件，不包含任何宏定义，宏已展开，不包含头文件。
二：编译命令：gcc -S main.i -o main.s ，然后生成.s 文件 【编译阶段以一个.cpp或者.c文件为单元编译】
- 词法分析：扫描器来进行；
（1）词：关键字，标识符，字面量（数字，字符串），特殊符号（加号，等号）
（2）将标识符放到符号表
（3）将数字，字符串放到符号表
2.语法分析：语法分析器，语法树
3.语义分析：语义分析器
（1）分析静态语义（即编译时期可以确定的语义）：声明和类型匹配，类型转换
（2）分析动态语义（即运行时才能确定的语义）
（3）对符号表中的符号进行更新。
4.代码优化 ，生成汇编代码文件：代码生成器，目标代码优化器
代码优化参考百科https://baike.sogou.com/v55223791.htm?fromTitle=%E4%BB%A3%E7%A0%81%E4%BC%98%E5%8C%96
在不改变程序运行效果的前提下，对被编译的程序进行等价变换，使之能生成更加高效目标代码。
等价：不改变程序执行效果；
变换：引起程序形式上的变动.
改进、提高程序途径:
1） 改进算法；
2） 在源程序级上等价变换；
3） 充分利用系统提供的程序库；
4） 编译时优化等。
[inter x86] //汇编代码
int a = 10;
mov dword ptr[a],0Ah //ptr[a] 对a地址解引用后得到a的内存 //0Ah 是10
三：汇编命令：gcc -C main.s -o main.o，然后生成.o文件，即可重定位（重入）的二进制文件
1.将汇编指令翻译成二进制
2.生成符号表：
objdump -t xxx.o查看符号表：
3.生成各种段”Segme”
图为.o目标文件中的段：分别：
（0）ELF header文件头：描述整个文件的文件属性：是否可执行，静态链接还是动态链接级入口地址，目标硬件，目标 操作
（1）.text代码段：存放源代码编译后的机器指令。普通局部变量也当做指令
（2）.data数据段：存放已初始化的全局变量和局部静态变量
（3）相当于没有的.bss段：，不占据空间，只是下面两种变量的预留位置
记录未初始化的全局变量和局部静态变量的大小总和。（这两种变量默认为0本可以放在.data段，但是没必要，浪费空间。所以就有.bss段，他的存在节省了磁盘空间。.bss段在文件中不占据空间,只是预留位置。）
（4）.comment注释信息段。
Linux中ELF文件，bss段：段以符号起始，节省磁盘空间
bss段少了一个数据，和虚拟地址空间上的段不同意义。 （bss段中少的数据，位于COM块中）
强弱符号：强符号是已初始化的全局变量，弱符号是未初始化的全局变量
强弱符号规则：
1.两强：重定义错误 //数据段不可以出现重名
2.一强一弱：选强符号作为所有地址
3.两弱：选字节数大的 <编译器处理>
在汇编完成前，不清楚是否存在强符号无法判断时，则将变量放入COM块中。
四：链接命令：gcc mian.o –o mian ,生成ELF文件（即可执行文件），有头和.data、.text段等
//UND 即未定义区 //找不到
1.段合并：相同段合并<一个段映射一个页面>
合并方式：相似段合并：
而不是这样：下图为错误合并方式：
1.1合并符号表：同名查找，未找到则用本身查找的弱符号，找到则删除弱符号改用强符号
2.符号解析（处理UND）：未找到对应的符号进行报错 合并UND
3.分配地址和空间
4.符号的重定位 //test段 <虚假地址改真实，纠正虚假偏移>
链接后的可执行文件中的各个段。