學(xué)習(xí)一門語言，經(jīng)常都是從打印“Hello孵坚，World”開始的，打過招呼后窥淆，你便可以進入程序的新世界卖宠。
就拿經(jīng)典的C語言舉例，基本上每個程序員在上學(xué)時就可以閉著眼睛寫下“Hello忧饭，World”扛伍，這也是檢測開發(fā)環(huán)境是否能正常工作常用的小程序，就像有的人看能不能上網(wǎng)就輸個百度試試（手動斜眼词裤，程序員應(yīng)該用谷歌）.
//hello.c
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello World\n");
return 0;
}
我們使用gcc編譯并運行該文件：
$ gcc hello.c -o hello
$ ./hello
輸出結(jié)果：
其實刺洒，輸出一行字符并沒有那么簡單，gcc幫我們處理了很多步吼砂，如果你用Visual Studio逆航，運行按鈕更是連編譯指令都不用敲了，IDE是簡化了很多步驟渔肩，但是深入探索背后的步驟是每個程序員必備的素養(yǎng)因俐，更何況很多成熟的大型項目都是需要自己構(gòu)建(Build)。
上述過程可以分為4個步驟：
- 預(yù)處理 (Prepressing)
- 編譯 (Compilation)
- 匯編 (Assembly)
- 鏈接 (Linking)
下面我們詳述這一過程：
預(yù)處理##
預(yù)處理器cpp將hello.c及包含的頭文件周偎，這里就是stdio.h預(yù)編譯成為一個hello.i的文件抹剩。
我們可以用以下命令只對hello.c進行預(yù)處理：
$ gcc -E hello.c -o hello.i
或者：
$ cpp hello.c > hello.i
你沒看錯，預(yù)處理器就是cpp蓉坎，與C++擴展名.cpp沒有關(guān)系澳眷，具體可以man cpp查看手冊，其實gcc只是把預(yù)編譯器蛉艾，編譯器钳踊，匯編器，鏈接器這一系列工具集成在一起伺通，通過不同的參數(shù)去調(diào)用不同的部分或者全部調(diào)用
預(yù)處理做的工作：
- 將所有的
#define刪除箍土， 并且展開所有的宏定義，像#define MAX 1024,那么代碼文件中所有的MAX都會被1024代替罐监。 - 處理所有的條件預(yù)編譯指令吴藻，包括
#if、#ifdef弓柱、#elif沟堡、#else侧但、#endif。至于這些指令到底干嘛的航罗，任何一本C語言教材都會有明確的解釋禀横。 - 處理
#include指令,將所有頭文件插入到預(yù)編譯指令的位置，這一過程是遞歸進行的粥血，也就是說丰榴，頭文件里包含的頭文件也會被插入頭文件里。良好的代碼規(guī)范都指導(dǎo)我們使用頭文件保護森渐，避免重復(fù)包含頭文件椅文。 - 刪除所有注釋
//和/* ··· */。注釋給人看的缔御，機器不需要看注釋抬闷。 - 添加行號和文件名標(biāo)識，比如打開剛剛的
hello.i,int main()之前插入了一句# 2 "hello.c" 2耕突，以便于編譯器產(chǎn)生調(diào)試用的行號信息笤成，這樣產(chǎn)生編譯錯誤或警告時，編譯器就會給出文件名和行號眷茁。
-保留所有的#pragma指令炕泳，編譯器會使用它們。
經(jīng)過預(yù)處理后蔼卡，文件中所有的宏被展開喊崖，包含的文件也被插入，這時候就可以給編譯器使用雇逞。
編譯##
編譯過程是整個程序構(gòu)建的核心部分荤懂，包含了大量編譯原理的知識，注明的參考書有龍書塘砸。
編譯過程可以分為以下幾個部分节仿，每個部分深究起來都很耗費功夫，有機會可以自己實現(xiàn)：
- 詞法分析
- 語法分析
- 語義分析
- 中間語言生成與優(yōu)化
現(xiàn)在版本的gcc把預(yù)處理和編譯兩個步驟合二為一掉蔬，使用一個叫cc1的程序完成這兩個步驟廊宪，在我的計算機里位于“/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/cc1”。
我們可以通過以下命令生成編譯后的文件：
$ gcc -S hello.c -o hello.s
也可以直接使用cc1:
$ /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/cc1 hello.c
編譯后生成匯編文件hello.s
匯編##
匯編器就是將匯編代碼轉(zhuǎn)變成機器可以執(zhí)行的指令女轿，每一條匯編語句幾乎都對應(yīng)一條機器指令箭启。所以匯編器相對簡單，只需要一一翻譯就可以蛉迹。
我們使用匯編器as完成如上工作：
$ gcc -c hello.s -o hello.o
或者
$ as hello.s - o hello.o
也可以直接從hello.c直接得到目標(biāo)文件：
$ gcc -c hello.c -o hello.o
鏈接##
據(jù)說鏈接器的歷史比編譯器還長傅寡，像我們的“Hello，World”程序，生成的hello.o中包含了printf函數(shù)荐操，頭文件只包含了函數(shù)的申明芜抒，所以最后還需要鏈接到libc.a，其實需要鏈接的不僅僅是printf托启，我們用鏈接器ld鏈接以下這么多模塊才能生成最終的可執(zhí)行文件宅倒。
$ ld -static /usr/lib/crt1.o /usr/lib/crti.o /usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/crtbeginT.o
-L/usr/lib -L/lib hello.o --start-group -lgcc -lgcc_rh -lc --end-group
/usr/lib/gcc/i686-linux-gnu/4.8/crtend.o /usr/lib/crtn.o
一個再復(fù)雜的軟件也是如此，將源代碼分別獨立編譯屯耸，再組裝起來拐迁，這個過程就叫做鏈接，鏈接的主要目的疗绣，一個是將模塊間依賴的函數(shù)調(diào)用打通唠亚，還有就是模塊間共通的變量打通。
鏈接器所做的工作主要就是“調(diào)整地址”持痰，寫匯編代碼時，有這么一句jmp foo,其實鏈接器就幫我們把foo翻譯成運行時的地址祟蚀。
鏈接的主要過程：
- 地址和空間分配 (Address and Storage Allocation)
- 符號決議 (Symbol Resolution)
- 重定位 (Relocation)
舉個例子工窍，可以很清楚的解釋這個過程，我們在main.c調(diào)用了另外一個文件func.c中的函數(shù)test(),那么當(dāng)我們在main.c中每使用一次test()都必須知道test()的地址前酿，但文件都是單獨編譯的患雏，所以我們在main.c中的做法是暫時擱置test()的地址，當(dāng)鏈接的時候罢维，鏈接器會根據(jù)test符號淹仑，自動填入test()的地址，如果func.c重新編譯了肺孵，test()地址會變化匀借，但是編譯時，沒有改變的main.c并不會編譯了平窘，只是在鏈接時吓肋，會鏈接新的test()的地址。這個修正的過程也叫作重定位瑰艘。
鏈接還分為靜態(tài)鏈接和動態(tài)鏈接是鬼，這個以后會專門說。
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