本篇主要讨论以下问题：

主线问题：

1. 源文件(.c)如何转换成(.exe)文件并被执行的

补充知识：

2. 源文件(.c)转换成(.exe)文件并被执行的过程中依赖哪两个环境，这两个环境分别做什么事

翻译环境部分：

3. 翻译环境分为哪两个大的过程，这两个过程执行后得到的结果是什么

4. 编译又分为哪三个小的过程，这三个小的过程具体都做了哪些事，得到的结果分别是什么

5. 链接的目的是什么

运行环境部分：

6. 运行环境中大概在做些什么

一、翻译环境和运行环境

1. 源文件(.c)能被转换成(.exe)文件并被执行，依赖着两个环境：翻译环境和运行环境。

2. 翻译环境：实现将源文件中的源代码转换成(.exe)文件中的二进制指令。

3. 运行环境：执行(.exe)文件中的二进制指令。

二、翻译环境

1. 翻译环境是由编译和链接两个大过程组成，这两个过程执行完的结果分别是得到(.obj)目标文件和(.exe)二进制可执行文件。

2. 翻译环境中的编译过程又分为预处理(预编译)、编译、汇编三个小的过程。

3. 编译所用的工具是编译器，链接所用的工具是链接器。

4. 在windows环境下目标文件的后缀是(.obj)，Linux环境下目标文件的后缀是(.o)。

5. (老师用的是Linux环境的编译器gcc，来观察的编译和链接过程中的细节)

2.1 预处理

1. gcc test.c -E -o test.i

2. 预处理阶段主要处理源文件中#开头的预编译指令，处理的规则如下：

① 将所有的#define删除，并展开所有的宏定义。

② 处理所有的条件编译指令，比如#if、#ifdef、#elif、#else、#endif等。

③ 处理#include预编译指令，将包含的头文件中的内容拷贝插入预编译指令的位置上，这个过程是递归进行的，即包含的头文件也可能包含着其他的头文件。

④ 删除所有的注释。

⑤ 添加行号和文件名标识，方便后续编译器生成调试信息。

⑥ 或保留#pragma的编译器指令，方便编译器后续使用。

3. 经过预处理后的(.i)文件中不再包含宏定义，因为宏已经被全部展开，所包含的头文件信息都已经插入到(.i)文件中，所以当我们无法知道宏定义或者头文件是否包含正确的时候，可以查看预处理后的(.i)文件。

2.1 编译

1. 编译过程就是将预处理后的⽂件进⾏⼀系列的：词法分析、语法分析、语义分析及优化，⽣成相应的汇编代码⽂件。（C语言代码——>汇编代码）

2. gcc -S test.i -o test.s

2.1.1 词法分析

1. 将源代码程序被输⼊扫描器，扫描器的任务就是简单的进⾏词法分析，把代码中的字符分割成⼀系列的记号（关键字、标识符、字⾯量、特殊字符等）。

2.1.2 语法分析

1. 接下来语法分析器，将对扫描产⽣的记号进⾏语法分析，从⽽产⽣语法树。

2.1.3 语义分析

1. 由语义分析器来完成语义分析，即对表达式的语法层⾯分析。编译器所能做的分析是语义的静态分析，静态语义分析通常包括声明和类型的匹配，类型的转换等，这个阶段会报告错误的语法信息。

2.2 汇编

1. 汇编器是将汇编代码转转变成机器可执⾏的指令，每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器指令。汇编指令和机器指令是根据对照表⼀⼀的进⾏翻译的，并不会做指令的优化。

2. gcc -c test.s -o test.o

2.3 链接

1. 链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等步骤（符号决议和重定位后，会通过决议后的符号的地址去找相对应的函数）。

2. 链接主要目的是解决⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题。

三、运行环境

①将程序载入内存->②调用main函数->③建立运行时堆栈，执行代码->④正常/异常终止

四、简答主线问题

问：源文件(.c)如何转换成(.exe)文件并被执行的？

答：多个(.c)和(.h)文件经过预处理生成多个(.i)文件，(.i)文件经过编译处理生成多个(.s)汇编代码文件，(.s)文件经过汇编处理生成多个(.obj)二进制指令文件，多个(.obj)文件和链接库经过链接器的处理最终生成了一个(.exe)文件，(.exe)文件再在运行环境中经处理实现代码的执行。（<编译和链接>当前了解这么多即可，不需要更深入的了解。如果后期想要深入了解可以看《程序员的自我修养》这一本书。）

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