一、引言

我們平常編寫C語言程序都是使用集成開發(fā)環(huán)境（IDE），這樣的IDE通常是將編譯和鏈接過程合并成一步完成，稱為構(gòu)建（Build）。這樣對開發(fā)者雖然比較友好，但同時由于集成開發(fā)環(huán)境運行時掩蓋了程序運行機制與機理，導(dǎo)致基礎(chǔ)開發(fā)者并不知道從C源代碼到二進(jìn)制可執(zhí)行文件生成中間到底經(jīng)歷哪些過程呢？接下來就來探索一下其中各個過程具體做了哪些工作。

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二、C源代碼的編譯過程
c程序的基本編譯過程具體如下圖1和圖2所示：

圖1 C程序編譯過程 圖2 C語言源代碼編譯流程圖

預(yù)編譯
源代碼.c文件和相關(guān)頭文件被預(yù)編譯器預(yù)編譯成一個.i文件；
對于C++程序而言，一般是.cpp文件和頭文件，預(yù)編譯成.ii文件

預(yù)處理相當(dāng)于根據(jù)預(yù)處理指令組裝新的C/C++程序。經(jīng)過預(yù)處理，會產(chǎn)生一個沒有宏定義，沒有條件編譯指令，沒有特殊符號的輸出文件，這個文件的含義同原本的文件無異，只是內(nèi)容上有所不同。

//gcc進(jìn)行預(yù)編譯： gcc -E hello.c -o hello.i

具體工作：

1.刪除所有“#define”，并展開所有宏定義（進(jìn)行文本替換）
2.處理“#include”預(yù)編譯指令，遞歸展開被包含的文件并插入到該預(yù)編譯指令位置
3.處理“#if”、“#ifdef”、“#elif”、“endif”等條件編譯指令
4.刪除所有的注釋（“//”和“/* */”）
5.添加行號和文件名標(biāo)識，以便編譯時編譯器產(chǎn)生調(diào)試用的行號信息及用于編譯時產(chǎn)生編譯錯誤或警告時能夠顯示行號
6.保留所有的“#program”指令，因為編譯器編譯時需要使用它們

• 編譯
  將.i文件翻譯成匯編代碼.s文件（在windows中，通常使用.asm便是匯編文件）

//gcc進(jìn)行編譯：gcc -S hello.i -o hello.s//新版本的gcc把預(yù)編譯和編譯兩個步驟合并成一個步驟，使用了一個叫cc1的程序。 // 使用的命令如下：gcc -S hello.c -o hello.s

具體工作：

1.詞法分析
（對構(gòu)成源程序的字符串從左到右進(jìn)行掃描分析，根據(jù)語言的詞法規(guī)則識別一個一個具有獨立意義的單詞，例如：保留字（begin、end、for、while等）、標(biāo)識符、常數(shù)、運算符、界符等）
2.語法分析
（根據(jù)語言的語法規(guī)則，把單詞符號串分解成各類語法單位，如短語、子句、句子、程序段等，并檢查各種語法單位在語法結(jié)構(gòu)上的正確性）
3.語義分析
（對每種語法單位進(jìn)行靜態(tài)語義（靜態(tài)語義指程序在語義上要遵守的規(guī)則）審查，然后分析其含義，并用另一種語言形式來描述這種語義）
4.中間代碼生成及優(yōu)化
5.生成匯編代碼文件（生成指令）

• 匯編
  通過匯編器as將編譯完的匯編代碼文件翻譯成機器指令，并生成可重定位目標(biāo)程序的.o文件，該文件為二進(jìn)制文件，字節(jié)編碼是機器指令。

//gcc進(jìn)行匯編： gcc -c hello.s -o hello.o //也可以使用gcc命令從源代碼文件開始，經(jīng)過預(yù)編譯、編譯、匯編直接輸出目標(biāo)文件 gcc -c hello.c -o hello.o

• 鏈接
  通過鏈接器將一個個目標(biāo)文件（或許還會有庫文件）鏈接在一起生成一個完整的可執(zhí)行程序。
  具體工作：

1.合并段和符號表
2.符號解析
3.分配地址和空間
4.符號重定義

• 執(zhí)行
  具體工作：

1.創(chuàng)建虛擬內(nèi)存空間和物理內(nèi)存（創(chuàng)建PCB）
2.加載指令和數(shù)據(jù)
3.將入口地址寫入下一條指令寄存器

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三、編譯程序、翻譯程序、匯編程序、解釋程序的辨析

• 翻譯程序
  將用匯編語言或高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成等價的機器語言程序，執(zhí)行這種轉(zhuǎn)換功能的程序統(tǒng)稱為翻譯程序

• 匯編程序
  源程序為匯編語言，目標(biāo)程序為機器語言的翻譯程序

• 編譯程序
  源程序為高級語言編寫的程序，目標(biāo)程序為匯編語言或機器語言的翻譯程序

• 解釋程序
  接受某個語言的程序并立即運行這個源程序。它的工作模式是一個個的獲取、分析并執(zhí)行源程序語句，一旦第一個語句分析結(jié)束，源程序便開始運行并且產(chǎn)生結(jié)果，它特別適合程序員以交互方式工作的情況，即希望在獲取下一個語句之前了解每個語句的執(zhí)行結(jié)果，允許執(zhí)行時修改程序。

編譯方式和解釋方式實現(xiàn)高級語言的編譯的區(qū)別：
在解釋方式下，并不生成目標(biāo)代碼程序，而是直接執(zhí)行源程序本身

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【C语言】源代码的编译过程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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