編譯，編譯程序讀取源程序（字符流），對(duì)之進(jìn)行詞法和語(yǔ)法的分析，將高級(jí)語(yǔ)言指令轉(zhuǎn)換為功能等效的匯編代碼，再由匯編程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言，并且按照操作系統(tǒng)對(duì)可執(zhí)行文件格式的要求鏈接生成可執(zhí)行程序。

源代碼（.c）－－>預(yù)處理（.i）－－>編譯－－>優(yōu)化－－>匯編（.s / .o）－－>鏈接-->可執(zhí)行文件

Source--（編譯）--> Assembly--（匯編）-->Obj--（鏈接）-->PE/ELF

.c C 原始程序 ； 預(yù)處理、編譯、匯編 .C C++ 原始程序 ； 預(yù)處理、編譯、匯編 .cc C++ 原始程序 ； 預(yù)處理、編譯、匯編 .cxx C++ 原始程序 ； 預(yù)處理、編譯、匯編 .m Objective-C 原始程序 ； 預(yù)處理、編譯、匯編 .i 已經(jīng)過(guò)預(yù)處理之 C 原始程序 ； 編譯、匯編 .ii 已經(jīng)過(guò)預(yù)處理之 C++ 原始程序 ； 編譯、匯編 .s 組合語(yǔ)言原始程序 ； 匯編 .S 組合語(yǔ)言原始程序 ； 預(yù)處理、匯編 .h 預(yù)處理文件(標(biāo)頭文件) ； (不常出現(xiàn)在指令行)其他擴(kuò)展名的文件是由連結(jié)程序來(lái)處理，通常有： .o Object file .a 靜態(tài)庫(kù)文件 .so 動(dòng)態(tài)庫(kù)文件

1.編譯預(yù)處理
讀取c源程序，對(duì)其中的偽指令（以#開(kāi)頭的指令）和特殊符號(hào)進(jìn)行處理
[析] 偽指令主要包括以下四個(gè)方面
（1）宏定義指令，如#define Name TokenString,#undef等。對(duì)于前一個(gè)偽指令，預(yù)編譯所要做的是將程序中的所有Name用TokenString替換，但作為字符串常量的Name則不被替換。對(duì)于后者，則將取消對(duì)某個(gè)宏的定義，使以后該串的出現(xiàn)不再被替換。

（2）條件編譯指令，如#ifdef,#ifndef,#else,#elif,#endif,等等。這些偽指令的引入使得程序員可以通過(guò)定義不同的宏來(lái)決定編譯程序?qū)δ男┐a進(jìn)行處理。預(yù)編譯程序?qū)⒏鶕?jù)有關(guān)的文件，將那些不必要的代碼過(guò)濾掉

（3）頭文件包含指令，如#include "FileName"或者#include <FileName>等。在頭文件中一般用偽指令#define定義了大量的宏（最常見(jiàn)的是字符常量），同時(shí)包含有各種外部符號(hào)的聲明。采用頭文件的目的主要是為了使某些定義可以供多個(gè)不同的C源程序使用。因?yàn)樵谛枰玫竭@些定義的C源程序中，只需加上一條#include語(yǔ)句即可，而不必再在此文件中將這些定義重復(fù)一遍。預(yù)編譯程序?qū)杨^文件中的定義統(tǒng)統(tǒng)都加入到它所產(chǎn)生的輸出文件中，以供編譯程序?qū)χM(jìn)行處理。

包含到c源程序中的頭文件可以是系統(tǒng)提供的，這些頭文件一般被放在/usr/include目錄下。在程序中#include它們要使用尖括號(hào)（<>）。另外開(kāi)發(fā)人員也可以定義自己的頭文件，這些文件一般與c源程序放在同一目錄下，此時(shí)在#include中要用雙引號(hào)（""）。

（4）特殊符號(hào)，預(yù)編譯程序可以識(shí)別一些特殊的符號(hào)。例如在源程序中出現(xiàn)的LINE標(biāo)識(shí)將被解釋為當(dāng)前行號(hào)（十進(jìn)制數(shù)），FILE則被解釋為當(dāng)前被編譯的C源程序的名稱。預(yù)編譯程序?qū)τ谠谠闯绦蛑谐霈F(xiàn)的這些串將用合適的值進(jìn)行替換。

??? 預(yù)編譯程序所完成的基本上是對(duì)源程序的“替代”工作。經(jīng)過(guò)此種替代，生成一個(gè)沒(méi)有宏定義、沒(méi)有條件編譯指令、沒(méi)有特殊符號(hào)的輸出文件。這個(gè)文件的含義同沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)處理的源文件是相同的，但內(nèi)容有所不同。下一步，此輸出文件將作為編譯程序的輸出而被翻譯成為機(jī)器指令。

2.編譯階段

???? 經(jīng)過(guò)預(yù)編譯得到的輸出文件中，將只有常量。如數(shù)字、字符串、變量的定義，以及C語(yǔ)言的關(guān)鍵字，如main,if,else,for,while,{,},+,-,*,\，等等。編譯程序所要作得工作就是通過(guò)詞法分析和語(yǔ)法分析，在確認(rèn)所有的指令都符合語(yǔ)法規(guī)則之后，將其翻譯成等價(jià)的中間代碼表示或匯編代碼。

? ? ?在編譯的過(guò)程中，所有的全局變量在內(nèi)存中的標(biāo)識(shí)是虛擬地址，而不是我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中定義的名稱。例如int a = 1；這里的a在匯編代碼中就不存在了，取而代之的是一個(gè)地址。在匯編文件中有一個(gè)符號(hào)表，它指明了這個(gè)地址的名稱為a，以及其他信息，用于以后的debug。由于并非是可執(zhí)行文件（在可執(zhí)行文件中所有變量、調(diào)用的地址才能真正確定），這些地址是未確定的，所以對(duì)于這些數(shù)據(jù)（變量、函數(shù)）有relocation table，需要在最后的鏈接過(guò)程中對(duì)全局變量、函數(shù)做relocation。

?

3.優(yōu)化階段
??? 優(yōu)化處理是編譯系統(tǒng)中一項(xiàng)比較艱深的技術(shù)。它涉及到的問(wèn)題不僅同編譯技術(shù)本身有關(guān)，而且同機(jī)器的硬件環(huán)境也有很大的關(guān)系。優(yōu)化一部分是對(duì)中間代碼的優(yōu)化。這種優(yōu)化不依賴于具體的計(jì)算機(jī)。另一種優(yōu)化則主要針對(duì)目標(biāo)代碼的生成而進(jìn)行的。上圖中，我們將優(yōu)化階段放在編譯程序的后面，這是一種比較籠統(tǒng)的表示。

??? 對(duì)于前一種優(yōu)化，主要的工作是刪除公共表達(dá)式、循環(huán)優(yōu)化（代碼外提、強(qiáng)度削弱、變換循環(huán)控制條件、已知量的合并等）、復(fù)寫傳播，以及無(wú)用賦值的刪除，等等。

后一種類型的優(yōu)化同機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，最主要的是考慮是如何充分利用機(jī)器的各個(gè)硬件寄存器存放的有關(guān)變量的值，以減少對(duì)于內(nèi)存的訪問(wèn)次數(shù)。另外，如何根據(jù)機(jī)器硬件執(zhí)行指令的特點(diǎn)（如流水線、RISC、CISC、VLIW等）而對(duì)指令進(jìn)行一些調(diào)整使目標(biāo)代碼比較短，執(zhí)行的效率比較高，也是一個(gè)重要的研究課題。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化得到的匯編代碼必須經(jīng)過(guò)匯編程序的匯編轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器指令，方可能被機(jī)器執(zhí)行。

4.匯編過(guò)程

匯編過(guò)程實(shí)際上指把匯編語(yǔ)言代碼翻譯成目標(biāo)機(jī)器指令的過(guò)程。對(duì)于被翻譯系統(tǒng)處理的每一個(gè)C語(yǔ)言源程序，都將最終經(jīng)過(guò)這一處理而得到相應(yīng)的目標(biāo)文件。目標(biāo)文件中所存放的也就是與源程序等效的目標(biāo)的機(jī)器語(yǔ)言代碼。

目標(biāo)文件由段組成。通常一個(gè)目標(biāo)文件中至少有兩個(gè)段：

代碼段 　該段中所包含的主要是程序的指令。該段一般是可讀和可執(zhí)行的，但一般卻不可寫。

數(shù)據(jù)段　 主要存放程序中要用到的各種全局變量或靜態(tài)的數(shù)據(jù)。一般數(shù)據(jù)段都是可讀，可寫，可執(zhí)行的。

UNIX環(huán)境下主要有三種類型的目標(biāo)文件：

（1）可重定位文件 　其中包含有適合于其它目標(biāo)文件鏈接來(lái)創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行的或者共享的目標(biāo)文件的代碼和數(shù)據(jù)。

（2）共享的目標(biāo)文件 　這種文件存放了適合于在兩種上下文里鏈接的代碼和數(shù)據(jù)。第一種事鏈接程序可把它與其它可重定位文件及共享的目標(biāo)文件一起處理來(lái)創(chuàng)建另一個(gè)目標(biāo)文件；第二種是動(dòng)態(tài)鏈接程序?qū)⑺c另一個(gè)可執(zhí)行文件及其它的共享目標(biāo)文件結(jié)合到一起，創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程映象。

（3）可執(zhí)行文件 　　它包含了一個(gè)可以被操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程來(lái)執(zhí)行之的文件。

匯編程序生成的實(shí)際上是第一種類型的目標(biāo)文件。對(duì)于后兩種還需要其他的一些處理方能得到，這個(gè)就是鏈接程序的工作了。

5.鏈接程序

由匯編程序生成的目標(biāo)文件并不能立即就被執(zhí)行，其中可能還有許多沒(méi)有解決的問(wèn)題。例如，某個(gè)源文件中的函數(shù)可能引用了另一個(gè)源文件中定義的某個(gè)符號(hào)（如變量或者函數(shù)調(diào)用等）；在程序中可能調(diào)用了某個(gè)庫(kù)文件中的函數(shù)，等等。所有的這些問(wèn)題，都需要經(jīng)鏈接程序的處理方能得以解決。

鏈接程序的主要工作就是將有關(guān)的目標(biāo)文件彼此相連接，也即將在一個(gè)文件中引用的符號(hào)同該符號(hào)在另外一個(gè)文件中的定義連接起來(lái)，使得所有的這些目標(biāo)文件成為一個(gè)能夠誒操作系統(tǒng)裝入執(zhí)行的統(tǒng)一整體。

根據(jù)開(kāi)發(fā)人員指定的同庫(kù)函數(shù)的鏈接方式的不同，鏈接處理可分為兩種：51099在線學(xué)習(xí)

?

（1）靜態(tài)鏈接　在這種鏈接方式下，函數(shù)的代碼將從其所在地靜態(tài)鏈接庫(kù)中被拷貝到最終的可執(zhí)行程序中。這樣該程序在被執(zhí)行時(shí)這些代碼將被裝入到該進(jìn)程的虛擬地址空間中。靜態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)際上是一個(gè)目標(biāo)文件的集合，其中的每個(gè)文件含有庫(kù)中的一個(gè)或者一組相關(guān)函數(shù)的代碼。(個(gè)人備注：靜態(tài)鏈接將鏈接庫(kù)的代碼復(fù)制到可執(zhí)行程序中，使得可執(zhí)行程序體積變大)

（2）動(dòng)態(tài)鏈接　　在此種方式下，函數(shù)的代碼被放到稱作是動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或共享對(duì)象的某個(gè)目標(biāo)文件中。鏈接程序此時(shí)所作的只是在最終的可執(zhí)行程序中記錄下共享對(duì)象的名字以及其它少量的登記信息。在此可執(zhí)行文件被執(zhí)行時(shí)，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的全部?jī)?nèi)容將被映射到運(yùn)行時(shí)相應(yīng)進(jìn)程的虛地址空間。動(dòng)態(tài)鏈接程序?qū)⒏鶕?jù)可執(zhí)行程序中記錄的信息找到相應(yīng)的函數(shù)代碼。（個(gè)人備注：動(dòng)態(tài)鏈接指的是需要鏈接的代碼放到一個(gè)共享對(duì)象中，共享對(duì)象映射到進(jìn)程虛地址空間，鏈接程序記錄可執(zhí)行程序?qū)?lái)需要用的代碼信息，根據(jù)這些信息迅速定位相應(yīng)的代碼片段。）

對(duì)于可執(zhí)行文件中的函數(shù)調(diào)用，可分別采用動(dòng)態(tài)鏈接或靜態(tài)鏈接的方法。使用動(dòng)態(tài)鏈接能夠使最終的可執(zhí)行文件比較短小，并且當(dāng)共享對(duì)象被多個(gè)進(jìn)程使用時(shí)能節(jié)約一些內(nèi)存，因?yàn)樵趦?nèi)存中只需要保存一份此共享對(duì)象的代碼。但并不是使用動(dòng)態(tài)鏈接就一定比使用靜態(tài)鏈接要優(yōu)越。在某些情況下動(dòng)態(tài)鏈接可能帶來(lái)一些性能上損害。

經(jīng)過(guò)上述五個(gè)過(guò)程，C源程序就最終被轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行文件了。缺省情況下這個(gè)可執(zhí)行文件的名字被命名為a.out。

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++从源代码到生成可执行程序的过程详解！的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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