（1）預(yù)編譯

主要處理源代碼文件中的以“#”開頭的預(yù)編譯指令。處理規(guī)則見下：

刪除所有的#define，展開所有的宏定義。處理所有的條件預(yù)編譯指令，如“#if”、“#endif”、“#ifdef”、“#elif”和“#else”。處理“#include”預(yù)編譯指令，將文件內(nèi)容替換到它的位置，這個過程是遞歸進(jìn)行的，文件中包含其
他文件。刪除所有的注釋，“//”和“/**/”。保留所有的#pragma 編譯器指令，編譯器需要用到他們，如：#pragma once 是為了防止有文件
被重復(fù)引用。添加行號和文件標(biāo)識，便于編譯時編譯器產(chǎn)生調(diào)試用的行號信息，和編譯時產(chǎn)生編譯錯誤或警告是
能夠顯示行號。

（2）編譯

把預(yù)編譯之后生成的xxx.i或xxx.ii文件，進(jìn)行一系列詞法分析、語法分析、語義分析及優(yōu)化后，生成相應(yīng)
的匯編代碼文件。

詞法分析：利用類似于“有限狀態(tài)機(jī)”的算法，將源代碼程序輸入到掃描機(jī)中，將其中的字符序列分
割成一系列的記號。語法分析：語法分析器對由掃描器產(chǎn)生的記號，進(jìn)行語法分析，產(chǎn)生語法樹。由語法分析器輸出的
語法樹是一種以表達(dá)式為節(jié)點的樹。語義分析：語法分析器只是完成了對表達(dá)式語法層面的分析，語義分析器則對表達(dá)式是否有意義進(jìn)
行判斷，其分析的語義是靜態(tài)語義——在編譯期能分期的語義，相對應(yīng)的動態(tài)語義是在運(yùn)行期才能
確定的語義。優(yōu)化：源代碼級別的一個優(yōu)化過程。目標(biāo)代碼生成：由代碼生成器將中間代碼轉(zhuǎn)換成目標(biāo)機(jī)器代碼，生成一系列的代碼序列——匯編語
言表示。目標(biāo)代碼優(yōu)化：目標(biāo)代碼優(yōu)化器對上述的目標(biāo)機(jī)器代碼進(jìn)行優(yōu)化：尋找合適的尋址方式、使用位移
來替代乘法運(yùn)算、刪除多余的指令等。

（3）匯編

將匯編代碼轉(zhuǎn)變成機(jī)器可以執(zhí)行的指令(機(jī)器碼文件)。 匯編器的匯編過程相對于編譯器來說更簡單，沒
有復(fù)雜的語法，也沒有語義，更不需要做指令優(yōu)化，只是根據(jù)匯編指令和機(jī)器指令的對照表一一翻譯過
來，匯編過程有匯編器as完成。經(jīng)匯編之后，產(chǎn)生目標(biāo)文件(與可執(zhí)行文件格式幾乎一樣)xxx.o(Windows 下)、xxx.obj(Linux下)。

（4）鏈接

將不同的源文件產(chǎn)生的目標(biāo)文件進(jìn)行鏈接，從而形成一個可以執(zhí)行的程序。鏈接分為靜態(tài)鏈接和動態(tài)鏈
接：

靜態(tài)鏈接

函數(shù)和數(shù)據(jù)被編譯進(jìn)一個二進(jìn)制文件。在使用靜態(tài)庫的情況下，在編譯鏈接可執(zhí)行文件時，鏈接器從庫
中復(fù)制這些函數(shù)和數(shù)據(jù)并把它們和應(yīng)用程序的其它模塊組合起來創(chuàng)建最終的可執(zhí)行文件。

以下面這個圖來簡單說明一下從靜態(tài)鏈接到可執(zhí)行文件的過程，根據(jù)在源文件中包含的頭文件和程序中使用到的庫函數(shù)，如stdio.h中定義的printf()函數(shù)，在libc.a中找到目標(biāo)文件printf.o(這里暫且不考慮printf()函數(shù)的依賴關(guān)系)，然后將這個目標(biāo)文件和我們hello.o這個文件進(jìn)行鏈接形成我們的可執(zhí)行文件。

這里有一個小問題，就是從上面的圖中可以看到靜態(tài)運(yùn)行庫里面的一個目標(biāo)文件只包含一個函數(shù)，如libc.a里面的printf.o只有printf()函數(shù)，strlen.o里面只有strlen()函數(shù)。

我們知道，鏈接器在鏈接靜態(tài)鏈接庫的時候是以目標(biāo)文件為單位的。比如我們引用了靜態(tài)庫中的printf()函數(shù)，那么鏈接器就會把庫中包含printf()函數(shù)的那個目標(biāo)文件鏈接進(jìn)來，如果很多函數(shù)都放在一個目標(biāo)文件中，很可能很多沒用的函數(shù)都被一起鏈接進(jìn)了輸出結(jié)果中。由于運(yùn)行庫有成百上千個函數(shù)，數(shù)量非常龐大，每個函數(shù)獨(dú)立地放在一個目標(biāo)文件中可以盡量減少空間的浪費(fèi)，那些沒有被用到的目標(biāo)文件就不要鏈接到最終的輸出文件中。

缺點：
空間浪費(fèi)：因為每個可執(zhí)行程序中對所有需要的目標(biāo)文件都要有一份副本，所以如果多個程序?qū)ν粋€
目標(biāo)文件都有依賴，會出現(xiàn)同一個目標(biāo)文件都在內(nèi)存存在多個副本；
更新困難：每當(dāng)庫函數(shù)的代碼修改了，這個時候就需要重新進(jìn)行編譯鏈接形成可執(zhí)行程序。
運(yùn)行速度快：但是靜態(tài)鏈接的優(yōu)點就是，在可執(zhí)行程序中已經(jīng)具備了所有執(zhí)行程序所需要的任何東西，
在執(zhí)行的時候運(yùn)行速度快。

動態(tài)鏈接

動態(tài)鏈接的基本思想是把程序按照模塊拆分成各個相對獨(dú)立部分，在程序運(yùn)行時才將它們鏈接在一起形成一個完整的程序，而不是像靜態(tài)鏈接一樣把所有程序模塊都鏈接成一個單獨(dú)的可執(zhí)行文件。

假設(shè)現(xiàn)在有兩個程序program1.o和program2.o，這兩者共用同一個庫lib.o,假設(shè)首先運(yùn)行程序program1，系統(tǒng)首先加載program1.o，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)program1.o中用到了lib.o，即program1.o依賴于lib.o，那么系統(tǒng)接著加載lib.o，如果program1.o和lib.o還依賴于其他目標(biāo)文件，則依次全部加載到內(nèi)存中。當(dāng)program2運(yùn)行時，同樣的加載program2.o，然后發(fā)現(xiàn)program2.o依賴于lib.o，但是此時lib.o已經(jīng)存在于內(nèi)存中，這個時候就不再進(jìn)行重新加載，而是將內(nèi)存中已經(jīng)存在的lib.o映射到program2的虛擬地址空間中，從而進(jìn)行鏈接（這個鏈接過程和靜態(tài)鏈接類似）形成可執(zhí)行程序。

優(yōu)點：
共享庫：就是即使需要每個程序都依賴同一個庫，但是該庫不會像靜態(tài)鏈接那樣在內(nèi)存中存在多分，副
本，而是這多個程序在執(zhí)行時共享同一份副本；更新方便：更新時只需要替換原來的目標(biāo)文件，而無需將所有的程序再重新鏈接一遍。當(dāng)程序下一次運(yùn)行時，新版本的目標(biāo)文件會被自動加載到內(nèi)存并且鏈接起來，程序就完成了升級的目標(biāo)。
性能損耗：因為把鏈接推遲到了程序運(yùn)行時，所以每次執(zhí)行程序都需要進(jìn)行鏈接，所以性能會有一定損失。

生成可執(zhí)行文件

什么情況會編譯成功但鏈接失敗

(1)說明并使用了類型、函數(shù)、變量，但沒給出相應(yīng)類型、函數(shù)或變量的定義。關(guān)于說明和定義的區(qū)別見上述教程，說明可以通過＃include頭文件進(jìn)行，也可以直接進(jìn)行說明如int f( )或extern int f( )。若同時給出函數(shù)f的函數(shù)體則稱為定義。對于變量若有初始值就算定義，例如"extern int x=3; "便是定義，這種語法有其獨(dú)特應(yīng)用背景。

(2)對標(biāo)準(zhǔn)庫的連接失敗，例如調(diào)用了sin(double x)，卻找不到數(shù)學(xué)運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)庫進(jìn)行連接了，可能是安裝后因各種可能原因被刪除了。

(3)全局變量和靜態(tài)變量存放在數(shù)據(jù)段，而固定大小的數(shù)據(jù)段不夠用了，例如定義太多的全局變量和靜態(tài)變量，甚至巨型數(shù)組全局或靜態(tài)變量。

(4)數(shù)據(jù)段被偷用后無法容納較多的全局變量和靜態(tài)變量，這種錯誤最難發(fā)現(xiàn)且最難改正。主要是一些常量在偷用數(shù)據(jù)段，例如字符串常量"abc"等等，其它諸多情形參見上述教程。另外虛函數(shù)入口地址表等也會偷用。

到此這篇關(guān)于C/C++ - 從代碼到可執(zhí)行程序的過程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 從代碼到可執(zhí)行程序的過程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論