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标题: C语言c++程序编译运行过程 [打印本页]

作者: 416703235 时间: 2021-2-3 01:22
标题: C语言c++程序编译运行过程
简单来说，整个过程分为四个阶段：预处理（Pre-Processing）、编译（Compilation）、汇编（Assembling）、链接（Linking）。
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注意：其中源程序、修改了的源程序和汇编程序都是文本文件，而可重定位目标程序和可执行目标程序都是二进制文件。
似乎到这里就该结束了，因为整个过程已经讲完了?。当然如果只是这样介绍的话本文就没有存在的价值了，我们还得再深入一点分别讲解这四个阶段?。
预处理

首先我们准备一个简单的Hello World程序，命名为main.c。

#include
#defineinfo "Hello, world\n"intmain{// A simple program.printf(info);return0;}

预处理阶段做的事情就是预处理器（cpp）根据以字符#开头的代码修改原始的C程序。
比如#include ，将头文件stdio.h中的内容加到程序文本中
比如#define info "Hello, world\n"，会将宏定义的info替换成字符串“Hello, world\n”（当然我这里只是为了举例，一般我们不这么写）
此外，会将注释比如// A simple program.删除
预处理是直接对源文件进行处理（不关注语法规则），然后得到另一个C程序，通常以.i作为文件扩展名。
我们可以在Linux系统（我这里用的是Ubuntu）下直接使用gcc -E main.c -o main.i命令得到预处理后的C程序main.i。
我截取了一部分（总共有800+行），可以很明显的看到：引入了头文件，info被替换了，注释没了，
还添加了一些特殊的标记，告诉编译器每行的来源，以便它可以使用它们来产生合理的错误消息。

#1"main.c"#1""#1""#31""#1"/usr/include/stdc-predef.h"134............externvoidfunlockfile(FILE*__stream)__attribute__((__nothrow__,__leaf__));#868"/usr/include/stdio.h"34#2"main.c"2#3"main.c"intmain{printf("Hello, world\n");return0;}

编译

编译阶段做的事情就是编译器（cc1）将C程序main.i翻译成汇编语言程序main.s。
检查C程序的语法错误
将文件翻译成中间代码，即汇编语言
可选地优化翻译后的中间代码，获得更好的性能
我们可以使用gcc -S main.i -o main.s得到翻译后的汇编程序main.s，截取部分如下。

.file"main.c".text.LC0:.string"Hello, world".text.globl mainmain:.LFB0:.cfi_startproc pushq%rbp movq%rsp,%rbp.......LFE0:.size main,.-main.ident"GCC: (Ubuntu 7.3.0-27ubuntu1~18.04) 7.3.0".section.note.GNU-stack,"",@progbits

其中的语句比如pushq %rbp描述了一条低级机器语言指令。汇编语言是有用的，它为不同高级语言的不同汇编器提供了通用的输出语言，
C汇编器和Fortran汇编器产生的输出文件都是一样的汇编语言。
汇编

汇编阶段做的事情就是汇编器（as）将main.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，
并将结果保存在目标文件main.o（Windows下为xx.obj而Linux下为xx.o）中。
main.o是一个二进制文件，如果我们使用文本编辑器打开main.o，会看到一堆乱码。
我们可以使用gcc -c main.s -o main.o得到可重定位目标程序main.o，如下所示。

LF>?@@UH=ello,worldGCC:(Ubuntu7.3.0-27ubuntu1~18.04)7.3.0zRx#main.cmain_GLOBAL_OFFSET_TABLE_puts? C ??.symtab.strtab.shstrtab.rela.text.data.bss.rodata.comment.note.GNU-stack.rela.eh_frame @0&90d+BWR@@

不出所料的一堆乱码?。
链接

我们的main.c程序中使用了printf函数，printf函数是每个C编译器都提供的标准C库中的一个函数，它存在于一个名为printf.o的单独预编译好了的目标文件中。
链接阶段做的事情就是链接器（ld）将需要用到的目标文件比如main.o和printf.o进行合并，并生成一个可执行（目标）文件，可以被加载到内存中，由系统执行。
实际上我们直接执行gcc main.c -o main命令得到的就是可执行文件，Windows下为.exe，
Linux下默认为具有可执行权限的a.out，当然我们使用了-o来自定义输出文件名。
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[attach]57843[/attach]

以上就是整个编译执行过程。

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