C语言运行流程

在上一篇文章visual studio如何运行并调试C语言代码中写了如何运行并调试代码。
我们就明确一个事实：即不论是嵌入式系统，亦或是普通PC电脑，对于程序的运行硬件处理器只能识别0/1的二进制码。从类人语言的C代码，需要经过一系列的转换过程，才能完全翻译成机器识别的0/1二进制码流。
总的来说，从C语言代码翻译为二进制的过程，主要经历以下四个阶段：
阶段一：预编译
阶段二：编译
阶段三：汇编
阶段四：链接

1. 【预编译】：

   预编译，看一个预字，就表明它是正式编译前的准备阶段。在C语言的代码中，预编译阶段主要完成下面几个工作：

   头文件展开：我们常看到每个C文件的第一行都是#include形式，该形式表明对头文件的引用。源代码开始进行编译之前，这些include（被包含进来的）的文件需要在#include的位置进行展开。
   
   宏替换：在C语言中，一些常用的变量，比如圆周率可以使用C语言的宏定义方式进行常量级别的定义。与头文件展开一样，宏定义也是在引用的位置进行变量展开。宏定义的方式为：#define 标识符 字符串
   例如我们定义:#define Max_length 1000
   条件编译：即我们可以让编译器根据我们设定的条件，让符合条件的代码参与编译，不符合条件的代码不参与编译。以此来实现我们对最后目标代码的控制（不参与编译的代码，实现的功能不会进入到目标代码中）。

2. 编译，根据字面理解，就是对指定的C语言代码进行“翻译”的过程，并根据C语言中我们前面讲到的各种语法规则，在编译器的参与下，生成符合指定运行硬件的汇编代码。
   我们都明确，目标代码是要运行在硬件上，不管你是ARM，MIPS还是X86。每个不同的硬件，存在不同的汇编指令，编译的过程是要从C语言生成汇编指令，所以不同的硬件都会由其厂家或者其他编译器开发公司，提供符合对应硬件的编译器。我们常见的有X86下的GCC，ARM下的arm_cc和MIPS下的mips_gcc。

3. 【汇编】：
   汇编，一句话概括就是完成上一个阶段生成的汇编代码转换机器码。这个阶段，非底层的程序员不需要考虑， 编译器不会搞错的。也与c/c++开发者无关，但是我们可以利用反汇编来调试代码。

4. 【链接】：
   C语言的源文件经过了预编译，编译和汇编，都已经转化为了目标文件。我们在代码开发过程中，引用的一些C语言前辈们开发的库文件也是以成型的目标文件的形式给出的。但是这些零散的二进制文件，彼此之间是零散分布的，需要一种方式将它们有机的结合在一起，形成一个可运行的统一的目标文件。那么这个过程，就是链接器的主要工作。
   关于链接中的动态库和静态库问题。大家可以简单的理解为：静态库经过链接过程，会被打包进最后的可执行文件a.out文件；动态库只有在a.out文件正式开始运行的时候，才会载入到内存，参与运行。所以，静态链接后，a.out文件的大小往往大于动态链接后的a.out文件大小。
   
   在visual studio中 通过编译和链接这两个步骤之后将会在文件中产生一个.exe可执行文件。这个可执行文件是由VS（C语言编译工具）软件生成的。当单击“执行”或者按下快键键Ctrl+F5时，执行的就是这个.exe文件。但是这个文件并不是由VS执行的，而是由CPU执行的。
   当单击“执行”按钮时，VS编译工具就会向操作系统发出请求，让操作系统执行.exe文件。而操作系统收到VS的请求时，就会调用CPU。执行的结果就是在显示器上输出，这就是此程序执行的过程。