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“ 石配树而华 ，树配石而坚。”
前言：
在用C语言写代码前，我们会先创建一个或多个源文件（.c 文件），最终源文件会变成可执行文件（.exe 文件），你知道这期间经历了什么吗？听我细细讲解 ~
目录
Part1. 程序的翻译环境和执行环境
Part2. 编译与链接
2.1 翻译环境
2.2. 编译的几个阶段
2.2.1 预编译
2.2.2 编译
2.2.3 汇编
2.3 链接
Part1. 程序的翻译环境和执行环境
在 ANSI C 的任何一种实现中，存在两个不同的环境：
第一 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 ； 第 二 种是 执行环境 ，它用于 实际执行代码 。
简单的图示
接下来我会给大家依次讲解这两个过程
Part2. 编译与链接
2.1 翻译环境
如图，每个 源文件 单独经过 编译器 处理，生成 目标文件 ，所有目标文件与 链接库 一起，在 链接器 的作用下生成 可执行文件 。
演示：
创建一个项目，在这个项目下创建三个源文件：
内容如下：
//test.c#includeextern Add(int, int);extern Sub(int, int);int main(){int a = 20;int b = 30;int c = Add(a, b);int d = Sub(a, b);printf("%d\n", c);printf("%d\n", d);return 0;}//Add.cint Sub(int x, int y){return x + y;}//Sub.cint Add(int x, int y){return x - y;}运行后,
查看 .exe 文件：
查看 .obj 文件：
是不是与上述过程一样呢
一些细节：
• 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）；
•每个目标文件由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序；
•链接器同时也会引入标准C函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程序员 个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。
2.2. 编译的几个阶段
我们已经知道了，源文件变成可执行文件需要编译和链接两个过程，那么编译本身有哪些阶段呢？
我是图示
由图示可看出：编译经历的阶段有 预编译 –> 编译 –> 汇编
接下来细讲每个过程：
注：由于 VS2022 属于集成开发环境，不方便展示细节，
所以接下来我会使用 Linux 环境下的 gcc 来演示编译和链接的过程。
为方便起见，我们只使用 test.c 和 Add.c 文件。
2.2.1 预编译
首先把刚才的代码写入文件：
这时我们只进行预编译
输入指令： gcc test.c -E（-E 就是预编译后停下来）
回车
会发现预编译的结果直接输出在屏幕上了：
其实内容非常多，这里选取部分
我希望把 预编译的内容放在一个文件中
输入指令：gcc test.c -E -o test.i
此时就多了一个 test.i 文件
对 Add.c 进行相同的操作gcc Add.c -E -o Add.i
打开相应的文件 vimtest.i
有足足800多行代码：
这时会问了： 为什么预编译后出现了这么多代码？
回想一下，我们的 test.c 里面有什么内容来着？
#include
没错，就是引了头文件，可以理解为： 在预编译过程中将相关的头文件进行了展开
于是就有了预编译的第一条操作：
• 头文件的包含
接下来我在 test.c 文件中加入以下代码：
重新预编译test.c 到 test.i 中：
可以发现：MAX被替换，注释也消失了；
• define 定义符号的替换
• 注释删除
小总结：
预编译阶段中进行的操作：
• 头文件的包含
• define 定义符号的替换
• 注释删除
都属于 文本操作
2.2.2 编译
我们接下来要做的就是让预编译后的文件只进行编译操作
输入指令： gcc test.i -S
可见生成了一个 test.s 的文件
打开 test.s :
可见里面是一些 汇编代码
其实这就是编译阶段的主要操作：
• 把C语言代码翻译成汇编代码
再深入些，
翻译的过程有：
1. 语法分析
2. 词法分析
3. 语义分析
4. 符号汇总
其实前三个过程比较好理解，就像我们读英语一样，要把英语转换成中文来理解。像这些分析，其实就是把C语言代码转换成汇编能理解的代码。
符号汇总就比较特殊，这里拿出细讲：
符号汇总，其实就是 把一个文件中那些全局的符号汇总到一起
比如：
红色方块部分是汇总出的符号
某种意义上，汇总的符号是函数的符号。那这有什么用呢？先不急，接着看。
2.2.3 汇编
进一步，令编译后的文件只进行汇编操作
输入指令： gcc test.s -c
又出现了新的 test.o 文件
打开 test.o ：
嗯，看不懂。
其实是 二进制 啦 ~ 当然看不懂
那么汇编的操作也显而易见了：
• 把汇编指令翻译成二进制指令
其中又有一个重要的过程： 形成符号表
我们说了看不懂，那谁能帮我们看懂呢？
在 Linux环境下：
test.o 和可执行文件的格式是 elf ，理应， readelf 可以读
输入命令： readelf test.o -s
这不，汇总的符号就出现了。
形成符号表，其实就是把汇总出的符号赋予一个临时地址
2.3 链接
链接链接，通俗来讲就是把多个文件连接起来
链接进行的操作：
• 合并段表
• 符号表的合并和重定位
合并段表解释：
前面提到 .o 文件和可执行文件都是 elf 格式，elf 格式本身具有段，
.o 文件在形成可执行文件的过程中会把相对应的段合并
图示
符号表的合并和重定位：
前面提到了形成符号表，并赋予了一个临时地址，
它们最终会 合并 到一起
对于出现一次的符号来说，地址可以直接用临时赋予的地址；
而对于出现多次的符号来说，地址不统一，就需要 重新定位 。
图示
总结：
听了 .c 到 .exe 的故事，是不是感觉 .c 到 .exe 道路有些艰辛呢？
一图总结
码文不易
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