前言：

在前面讲解文件操作，了解了文件的类别，文件的打开与关闭，字符读写函数， 字符串读写函数，格式化输入输出函数

在C语言编程中，编译与链接是将源代码转化为可执行程序的关键步骤。为了详细讲解这些过程及其相关知识点，我们将从以下几个方面展开，并结合实例进行说明：

环境

对C语言而言，生成程序的过程中存在两种环境：翻译环境 与 运行环境。

• 翻译环境：负责将C语言源代码转化为机器指令。这一过程包括预处理、编译、汇编和链接四个阶段。
• 执行环境：运行编译后生成的可执行程序，通常依赖于操作系统和硬件资源

翻译环境

在翻译环境中，源代码会被转化为可执行的机器指令。这个过程会分为编译与链接两大步。

 其中，编译分为：预处理，编译，汇编三个小步骤。而链接则是将多个.c文件与链接库进行链接，从而生成可执行程序。链接库，可以简单理解为库函数存储的地方，比如printf就需要链接到外部的库函数。

编译

编译分为：预处理，编译，汇编三小步，接下来我们看看每一个阶段都什么作用。。

预处理

预处理阶段主要处理源代码中的预处理指令，如宏定义、文件包含和条件编译等。例如：

#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))

在预处理阶段，MAX宏会被展开为相应的表达式。 

在预处理阶段，源⽂件.c和头文件.h会被处理成为.i为后缀的⽂件 

在预处理阶段，MAX宏会被展开为相应的表达式。

示例：
假设代码包含以下内容：

#include <stdio.h>
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))int main() {int x = 10, y = 20;printf("Max value is: %d\n", MAX(x, y));return 0;
}

经过预处理后，MAX宏被展开为：

int main() {int x = 10, y = 20;printf("Max value is: %d\n", ((x) > (y) ? (x) : (y)));return 0;
}

预处理阶段会发生以下操作：

1. 将头文件展开
2. 删除#define指令，并执行宏的替换
3. 删除注释代码

编译

在编译阶段，.i会被处理成为.s为后缀的⽂件

• 词法分析：将源代码字符串分解成一系列的单词或符号（Token），如关键字、标识符、字面量、操作符等。
• 语法分析：根据语言的语法规则，将Token串转换成一个体现语法规则的树状数据结构，即抽象语法树（AST）。这一步验证了源代码是否符合语言的语法规则。
• 语义分析：在语法分析的基础上，进一步理解代码的含义，如变量类型、表达式求值等，并建立符号表以存储变量的作用域、类型等信息。
• 中间代码生成：将AST转换为一种中间表示形式（IR），以便于后续的优化和跨平台执行。
• 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的运行效率。优化可能包括删除无用的代码、循环优化、常量折叠等。
• 目标代码生成：将优化后的中间代码转换为汇编代码。这一步生成了特定于机器的代码，但尚未转换为机器语言指令。

以以下代码为例：

编译阶段将预处理后的代码转换为汇编语言，并进行语法分析、语义分析和优化。例如：

int add(int a, int b) 
{return a + b;
}

编译器会生成对应的汇编代码，如：

add:push ebpmov ebp, espmov eax, [ebp+8]add eax, [ebp+12]pop ebpret

示例：
假设代码包含以下内容：

int square(int x) 
{return x * x;
}

编译后生成的汇编代码可能如下：

square:push ebpmov ebp, espmov eax, [ebp+8]imul eax, eaxpop ebpret

汇编

汇编阶段将汇编代码转换为机器语言目标文件（如.o文件）。例如：

section .text
global _start_start:mov eax, 1xor ebx, ebxint 0x80

汇编器会生成对应的机器码。

示例：
假设代码包含以下内容：

section .text
global _start_start:mov eax, 1xor ebx, ebxint 0x80

汇编器生成的目标文件可能如下：

00000000 <_start>:0:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax5:   31 db                 xor    %ebx,%ebx7:   cd 80                 int    $0x80

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

例如：

// file1.c
int add(int a, int b) {return a + b;
}

⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题

int main() {int result = add(5, 3);printf("Result: %d\n", result);return 0;
}

两个文件分别编译生成目标文件file1.o和file2.o，然后通过链接器将它们链接成可执行文件。

 

链接的大致过程就是：

先给外部变量一个假的地址，然后再在链接的时候，将所有假地址修正。

我们下章再见吧！！！！