C语言程序之编译，链接

前言：

曾经的“hello word”震惊的世界，让无数猿类趋之若鹜。现在就让我来谈谈对这段音符的理解吧。

音符诞生的过程

我以c/c++举例，用编译器为面板，链接器为琴弦，打造一把古筝。最后用c代码为大家波动琴弦，感受这美妙音符的诞生吧。

古筝之面板详解- 编译器

编译器的功能核心：“c语言代码 -->（预编译）–> 汇编代码 -->(编译优化)–>机器代码”

1.预编译

预处理指令包含宏定义，条件编译，头文件包含，特殊符号等；编译器会首先对预处理指令进行处理，简称预编译，预编译的输出文件中，只有常量；如数字、字符串、变量的定义，以及C语言的关键字，如main, if , else , for , while , { , } , + , - , * , \ 等等。

• 预处理：#pragma #error
#pragma指令可以接参数，且根据参数内容，个数等，其功能差别很大。最常用的是指令是#pragma once，用来防止头文件重复引用。

• 宏定义：#define 【SrcName】 【DesName】
  直接将DesName替换为SrcName,后续对于宏的使用就使用SrcName。

• 条件编译：#if #else #elif #endif #ifdef #ifndef
  条件编译使得程序员可以选择性的编译代码段。因此，编译器将会根据条件编译语句将无用代码段过滤，不参与编译过程（即使错误也不报错）。

• 头文件包含：*#include <> #include ""*
  使用#include的主要目的是为了让不同的源程序使用共同的变量，避免重复定义。
  <>主要包含“/ usr/ include”路径下的系统文件。
  “”主要包含程序员自定义头文件，存放路径一般与系统路径同级。

• 特殊符号line FILE
  #line会被替换为行号，FILE被替换文件名等；

2.编译，优化

预编译得到的输出文件作为编译，优化的输入文件。通过语法，词法解析，将c代码转换为等价的汇编代码；

• 编译
  根据预处理的输出文件，将符合语法，词法的语句翻译成等价的汇编语言；

• 优化
  编译器优化是最复杂的一个编译阶段，就细节而言，它会通过删除无效代码，删除公共表达式，削减循环强度等等方式去优化代码；就大方向而言，优化可分为对汇编代码的优化和对机器代码的优化，前者与计算机相关，后者与硬件结构密切相关。

3.汇编

汇编过程实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。生成的可重定位文件由数据段和代码段两个段组成。它可通过链接来创建一个可执行的或者共享的目标文件。

古筝之琴弦详解- 链接器

链接器将机器语言代码与相关文件关联（符号表解析，重定位），生成可执行文件的过程；比如函数中调用了某个头文件里面的函数或变量，就这样去链接那个头文件里及其具体实现文件。

1. 静态链接
链接器：将目标文件中的代码拷贝到最终的可执行程序中；
静态链接库：目标代码的集合；
静态链接是把相关代码拷贝到源码对应位置，参与程序生成。

2. 动态链接
在程序生成过程中，只提供正常编译需要的少量符号。在程序执行过程中，在将动态链接库中的全部内容映射到对应进程的地址空间，保证程序的正常执行调用。

古筝之弹奏- 音符诞生

总结音符诞生的四个过程如下： 预编译处理(.c) —> 编译、优化程序（.s、.asm）—> 汇编程(.obj、.o、.a、.ko) —> 链接程序（.exe、.elf、.axf等）。对于编译过程的理解，我还在门槛那里，需要多多学习。欢迎大家相互讨教，共同进步

对于GCC编译器，上述过程对应的编译指令如下：