【C语言】程序环境

一、程序的翻译环境和执行环境

在ANSI C的任何一种实现中，存在两个不同的环境：

1. 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。
2. 执行环境，它用于实际执行代码。

二、翻译环境

翻译环境包括编译和链接两个过程，一个.c文件经过翻译环境（即编译器和链接器）后，最终变成一个.exe文件。

编译是将源代码翻译成目标代码（即机器语言）的过程。

链接是将多个目标文件和库文件链接成一个可执行文件的过程。

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。

VS中的编译器叫cl.exe,链接器叫link.exe。

2.1 详解编译+链接

编译又分为三个阶段：

1. 预编译（预处理）指令：gcc -E test.c -o test.i

1. 头文件的包含
2. 注释的删除
3. #define定义的符号的替换

及预处理指令相关（#pramga pack等）

2. 编译 gcc -S test.c

编译即把C语言代码转换成二进制代码

1. 语法分析
2. 词法分析
3. 语义分析
4. 符号汇总（全局符号）

3. 汇编 gcc -c test.c

生成.o文件，把汇编代码转换成二进制的指令
形成符号表

在vscode写这样一段代码：

#include //头文件
#define M 1
int main()
{
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int i = 0;
    for(i = 0; i < 10; i++)//打印
    {
        printf("%d ",arr[i]+M);
    }
    return 0;
}

1.预编译

用指令将预处理(-E)的结果输出(-o)到test.i文件里，可以看到，前面一大堆的内容其实是头文件的内容（#include）,最后才是test.c中的代码，与test.c不同的是，注释被删除，#define定义的符号被替换。

2.编译

用gcc test.i -S指令，会生成一个test.s的文件。

这其实是把C语言代码翻译成了汇编代码，在汇编过程中，进行了语法分析，词法分析，语义分析，符号汇总相关工作。
假如有这样一段代码：

#include 
extern int Mul(int x,int y);
int Add(int x,int y)
{
    return x+y;
}
int g_val = 12；
int main()
{
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int i = 0;
    for(i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ",arr[i]);
    }
    return 0;
}

符号汇总便是把Mul、Add、g_val、main汇总起来。

3.汇编

用gcc test.i -c指令,会生成一个test.o文件（VS上是.obj），即目标文件（二进制文件）。

对每个.o文件，都会根据汇总的符号形成符号表

链接

把所有.o文件链接起来，生成.exe可执行程序

在这个过程中要进行：

1. 合并段表：合并段，调整段偏移
2. 符号表的合并和重定位：汇总所有符号，定位正确的虚拟地址

三、执行环境

执行环境是程序在运行时所处的环境，包括操作系统、硬件平台、运行库、系统配置等因素。程序在不同的执行环境下可能会有不同的行为、性能和可移植性，因此程序员需要考虑执行环境的影响，并编写可移植的代码。