程序的编译链接【编译链接大概步骤】

前言

翻译环境和执行环境

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（二进制的指令）。

执行环境：

它用于实际执行代码。

我们日常使用的VS2019就是一个集成开发环境，结合了编辑、编译、链接、调试等多种功能，其中编译使用的是 cl.exe， 链接使用的是 link.exe 文件中，不同的编辑器使用的可能不同。

编译和链接

• 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）。
• 每个目标文件由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。
• 链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程序员个人 的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。

其中编译又分为：预编译、编译、汇编 三步操作。

为了方便演示，接下来使用Linux下的gcc进行实验。

实验代码：

// test.c
#include 

extern Add(int a, int b);

// 测试注释和#define
#define Max 100

int main()
{
	int z = Max;
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = Add(a, b);
	printf("%d\n", c);
	
	return 0;
}

// add.c
int Add(int a, int b)
{
	return a + b;
}

‍ 预编译（预处理）

我们可以使用下面的指令将程序编译停留在预编译后：

gcc test.c -E -o test.i
gcc add.c -E -o add.i

打开test.i 可以发现多了很多行，同时注释的代码和 #define 都不见了：

再从/usr/include 这个路径下打开stdio.h 这个文件可以发现 test.i 中多出来的就是stdio.h的内容

那么就可以确定预编译阶段进行了一下几个操作：

1. 头文件的包含 （#include）
2. #define 定义符号的替换
3. 注释的删除

以上三个都是属于文本操作

‍ 编译

将程序停留在编译之后：

gcc test.i -S -o test.s
gcc add.i -S -o add.s

打开test.s 可以看到：

这些都是之前在VS 中看到的反汇编。也就是说编译将C语言代码翻译成了汇编代码。其过程相当复杂，主要是做了一下几个操作：

1. 语法分析
2. 词法分析
3. 语义分析
4. 符号汇总

符号汇总：将文件中的全局符号汇总出来（局部的符号不管）， 基本上就是函数名

‍ 汇编

将程序停留在编译之后：

gcc test.s -c -o test.o
gcc add.s -c -o add.o

生成的就是目标文件。在Windows下目标文件的后缀时.obj，Linux下的后缀时.o。

打开test.o：

发现全是乱码，也就是说汇编将汇编指令翻译成了二进制的指令。

但是这时候在编译阶段进行的符号汇总就派上用场了，这些符号在汇编阶段被制成了符号表。二进制文件我们时看不懂的，在Linux下可执行程序的格式是：elf ，所以我们可以借助readelf 来查阅可执行文件：

readelf -s test.o

readelf -s add.o

汇编就是对每个编译阶段汇总的符号赋予地址（如果在文件中找不到该符号的有效内容，赋予无效地址），即：

‍ 链接

链接阶段做的就是：

1. 合并段表
2. 符号表的合并和重定位

合并段表就是将每个目标文件的各个段整合起来，符号表的合并就是将各个目标文件的符号表合并成一个表，并检查每个符号的地址：

总结

程序的编译和链接过程是很复杂的，能力有限，只能学习这些大概的概念。

Linux 指令汇总：

// 编译的各个阶段：
ESc  ——> iso

// 查看目标文件：
readelf -[options] filename

// 头文件路径：
/usr/include