c语言编译和链接，C语言编译与链接过程概述

摘要：C语言是一种广泛使用的编程语言，其编译和链接是程序开发过程中的重要步骤。编译过程是将C语言源代码转换为机器语言代码的过程，而链接则是将编译后的目标文件与其他依赖文件合并成一个可执行文件的过程。这两个步骤对于确保程序能够正确运行至关重要。

计算机执行二进制指令，我们编写的C语言代码要想被计算机执行，需要经过一系列复杂的过程，下面，让我们一起来学习计算机编译和链接的全过程。

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翻译环境和运行环境

在ANSI C的任何实现中，存在两个不同的环境。

第1种是翻译环境，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）。

第2种是执行环境，它用于实际执行代码。

翻译环境

翻译环境是如何将源代码转换为可执行的机器指令的呢？这里我们需要详细讲解一下翻译环境所做的事情。

其实翻译环境是由编译和链接两个大过程组成的，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。

在一个C语言的项目中可能有多个.c文件一起构建，那么多个.c文件如何生成可执行程序呢？

1、多个.c文件单独经过编译器，编译处理生成对应的目标文件。

2、在Windows环境下的目标文件的后缀是.obj，Linux环境下目标文件的后缀是.o。

3、多个目标文件和链接库一起经过链接器处理生成最终的可执行程序。

4、链接库是指运行时库（它是支持程序运行的基本函数集合）或者第三方库。

如果再把编译器展开成3个过程，就变成了下面的过程：

2、1 预处理（预编译）

在预处理阶段，源文件和头文件会被处理成为.i为后缀的文件。

gcc环境下，想观察一下test.c文件预处理后的.i文件，命令如下：

gcc -E test.c -o test.i

预处理阶段主要处理那些源文件中#开始的预编译指令。#include,#define等，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。

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。

2、2 编译

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。 编译的命令如下： gcc -S test.i -o test.s 下面是代码编译时的过程举例： 对下面的代码进行编译时，会怎么做呢？假设有下面的代码 array[index] = (index+4)*(2+6); 2.2.1 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）。 2.2.2 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。 2.2.3 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进行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 到目前为止编译结束现在的代码其实就是汇编代码 2.3 汇编 汇编器是将汇编代码转变成机器可执行的指令每一条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 汇编的命令如下： gcc -c test.s -o test.o 2.4 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 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_