环境:
在ASCI C的任何一种实现中,存在两种不同的环境:
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(二进制指令)
2.运行环境,用于实际执行代码。
流程:c文件->翻译环境->运行环境
翻译环境:
其实翻译环境是由编译和链接两个⼤的过程组成的,⽽编译⼜可以分解成:预处理(有些书也叫预编 译)、编译、汇编三个过程。
先是多个源文件(".c"文件)单独经过编译器处理生成目标文件(windows中为".obj"文件,linux中为 ".o"文件),再通过链接器与链接库进行链接生成可执行文件".exe文件"。
预处理阶段:
预处理阶段主要处理那些源⽂件中#开始的预编译指令。⽐如:#include,#define,处理的规则如下:
•
将所有的
#define
删除,并展开所有的宏定义。
•
处理所有的条件编译指令,如:
#if
、
#ifdef
、
#elif
、
#else
、
#endif
。
•
处理#include 预编译指令,将包含的头⽂件的内容插⼊到该预编译指令的位置。这个过程是递归进行的,也就是说被包含的头⽂件也可能包含其他⽂件。
•
删除所有的注释
•
添加⾏号和⽂件名标识,⽅便后续编译器⽣成调试信息等。
•
或保留所有的#pragma的编译器指令,编译器后续会使⽤。
经过预处理后的.i⽂件中不再包含宏定义,因为宏已经被展开。并且包含的头⽂件都被插⼊到.i⽂件
中。所以当我们⽆法知道宏定义或者头⽂件是否包含正确的时候,可以查看预处理后的.i⽂件来确认。
编译阶段:
编译过程就是将预处理后的⽂件进⾏⼀系列的:词法分析、语法分析、语义分析及优化,⽣成相应的 汇编代码⽂件。
词法分析:
将源代码程序被输⼊扫描器,扫描器的任务就是简单的进⾏词法分析,把代码中的字符分割成⼀系列 的记号(关键字、标识符、字⾯量、特殊字符等)
语法分析:
接下来语法分析器,将对扫描产⽣的记号进⾏语法分析,从⽽产⽣语法树。这些语法树是以表达式为节点的树。
语义分析:
由语义分析器来完成语义分析,即对表达式的语法层⾯分析。编译器所能做的分析是语义的静态分
析。静态语义分析通常包括声明和类型的匹配,类型的转换等。这个阶段会报告错误的语法信息。
汇编:
汇编器是将汇编代码转转变成机器可执⾏的指令,每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器指令。就是根 据汇编指令和机器指令的对照表⼀⼀的进⾏翻译,也不做指令优化。
链接:
链接是⼀个复杂的过程,链接的时候需要把⼀堆⽂件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序。
链接过程主要包括:地址和空间分配,符号决议和重定位等这些步骤。
链接解决的是⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题。
比如两个文件:
我们已经知道,每个源⽂件都是单独经过编译器处理⽣成对应的⽬标⽂件。
test.c
经过编译器处理⽣成
test.o
add.c
经过编译器处理⽣成
add.o
我们在
test.c
的⽂件中使⽤了
add.c
⽂件中的
Add
函数和
g_val
变量。
我们在
test.c
⽂件中每⼀次使⽤
Add
函数和
g_val
的时候必须确切的知道
Add
和
g_val
的地
址。
但是由于每个⽂件是单独编译的,在编译器编译
test.c
的时候并不知道
Add
函数和
g_val
变量的地址。
所以暂时把调⽤
Add
的指令的⽬标地址和
g_val
的地址搁置。
等待最后链接的时候由链接器根据引⽤的符号 Add
在其他模块中查找
Add
函数的地址,然后将
test.c
中所有引⽤到 Add 的指令重新修正,让他们的⽬标地址为真正的
Add
函数的地址。
对于全局变量
g_val
也是类 似的⽅法来修正地址。
这个地址修正的过程也被叫做:重定位。
运行环境:
1.
程序必须载⼊内存中。在有操作系统的环境中:⼀般这个由操作系统完成。在独⽴的环境中,程序的载⼊必须由手工安排,也可能是通过可执⾏代码置⼊只读内存来完成。
2.
程序的执⾏便开始。接着便调⽤main函数。
3.
开始执⾏程序代码。这个时候程序将使⽤⼀个运⾏时堆栈(stack),存储函数的局部变量和返回地址。程序同时也可以使⽤静态(static)内存,存储于静态内存中的变量在程序的整个执⾏过程 ⼀直保留他们的值。
4.
终⽌程序。正常终⽌main函数;也有可能是意外终⽌。