目录
1. 翻译环境和运⾏环境
2. 翻译环境
2.1 预处理（预编译）
2.2 编译
2.2.1 词法分析
2.2.2 语法分析
2.2.3 语义分析
2.3 汇编
2.4 链接
3. 运⾏环境
1. 翻译环境和运⾏环境
在ANSIC的任何⼀种实现中，存在两个不同的环境。
- 第1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（⼆进制指令）
- 第2种是执⾏环境，它⽤于实际执⾏代码
2. 翻译环境
那翻译环境是怎么将源代码转换为可执⾏的机器指令的呢？这⾥我们就得展开开讲解⼀下翻译环境所 做的事情。
其实翻译环境是由编译和链接两个⼤的过程组成的，⽽编译⼜可以分解成：预处理（有些书也叫预编 译）、编译、汇编三个过程。
⼀个C语⾔的项⽬中可能有多个.c⽂件⼀起构建，那多个.c ⽂件如何⽣成可执⾏程序呢？
• 多个.c⽂件单独经过编译器，编译处理⽣成对应的⽬标⽂件。
• 注：在Windows环境下的⽬标⽂件的后缀是.obj，Linux环境下⽬标⽂件的后缀是.o
• 多个⽬标⽂件和链接库⼀起经过链接器处理⽣成最终的可执⾏程序。
• 链接库是指运⾏时库(它是⽀持程序运⾏的基本函数集合)或者第三⽅库。
如果再把编译器展开成3个过程，那就变成了下⾯的过程：
2.1 预处理（预编译）
在预处理阶段，源⽂件和头⽂件会被处理成为.i为后缀的⽂件。
在gcc环境下想观察⼀下，对test.c⽂件预处理后的.i⽂件，命令如下：
gcc -E test.c -o test.i预处理阶段主要处理那些源⽂件中#开始的预编译指令。⽐如：#include , #define
处理的规则如下：
- 将所有的 #define 删除，并展开所有的宏定义。
- 处理所有的条件编译指令，如：#if 、 #ifdef 、 #elif 、 #else 、 #endif
- 处理#include预编译指令，将包含的头⽂件的内容插⼊到该预编译指令的位置。这个过程是递归进 ⾏的，也就是说被包含的头⽂件也可能包含其他⽂件。
- 删除所有的注释
- 添加⾏号和⽂件名标识，⽅便后续编译器⽣成调试信息等。
- 保留所有的#pragma的编译器指令，编译器后续会使⽤。
- 经过预处理后的.i ⽂件中不再包含宏定义，因为宏已经被展开。并且包含的头⽂件都被插⼊到.i的文件中，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文件进行确认
2.2 编译
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。
编译过程的命令如下：
gcc -S test.i -o test.s对下⾯代码进⾏编译的时候，会怎么做呢？假设有下⾯的代码
array[index] = (index+4)*(2+6);2.2.1 词法分析
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）
上⾯程序进⾏词法分析后得到了16个记号：
2.2.2 语法分析
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。这些语法树是以表达式为 节点的树
2.2.3 语义分析
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。
2.3 汇编
汇编器是将汇编代码转变成机器可执⾏的指令（2进制的指令），每⼀个汇编语句⼏乎都对应⼀条机器 指令。就是根据汇编指令和机器指令的对照表⼀⼀的进⾏翻译，也不做指令优化。
汇编的命令如下：
1 gcc -c test.s -o test.o2.4 链接
链接是⼀个复杂的过程，链接的时候需要把⼀堆⽂件链接在⼀起才⽣成可执⾏程序
链接过程主要包括：地址和空间分配，符号决议和重定位等这些步骤。
链接解决的是⼀个项⽬中多⽂件、多模块之间互相调⽤的问题。
⽐如：
在⼀个C的项⽬中有2个.c⽂件（ test.c 和 add.c ），代码如下
test.c
#include <stdio.h> //test.c //声明外部函数 extern int Add(int x, int y); //声明外部的全局变量 extern int g_val; int main() { int a = 10; int b = 20; int sum = Add(a, b); printf("%d\n", sum); return 0; }add.c
int g_val = 2022; int Add(int x, int y) { return x+y; }输出结果：
我们已经知道，每个源⽂件都是单独经过编译器处理⽣成对应的⽬标⽂件。
test.c经过编译器处理⽣成test.o
add.c经过编译器处理⽣成add.o
我们在text.c的文件中使用了add.c文件中的Add函数和g_val变量
我们在 test.c ⽂件中每⼀次使⽤Add 函数和 g_val 的时候必须确切的知道Add 和g_val 的地址，但是由于每个⽂件是单独编译的，在编译器编译test.c 的时候并不知道Add 函数和 g_val变量的地址，所以暂时把调⽤ Add 的指令的⽬标地址和g_val 的地址搁置。等待最后链接的时候由链接器根据引⽤的符号 Add 在其他模块中查找Add 函数的地址，然后将test.c 中所有引⽤到Add 的指令重新修正，让他们的⽬标地址为真正的 test.c 中所有引⽤到 Add 函数的地址，对于全局变量g_val 也是类似的⽅法来修正地址。这个地址修正的过程也被叫做：重定位。
前⾯我们⾮常简洁的讲解了⼀个C的程序是如何编译和链接，到最终⽣成可执⾏程序的过程，其实很多 内部的细节⽆法展开讲解。⽐如：⽬标⽂件的格式elf，链接底层实现中的空间与地址分配，符号解析 和重定位等，如果你有兴趣，可以看《程序员的⾃我修养》⼀书来详细了解。
3. 运⾏环境
1. 程序必须载⼊内存中。在有操作系统的环境中：⼀般这个由操作系统完成。在独⽴的环境中，程序 的载⼊必须由⼿⼯安排，也可能是通过可执⾏代码置⼊只读内存来完成。
2. 程序的执⾏便开始。接着便调⽤main函数。
3. 开始执⾏程序代码。这个时候程序将使⽤⼀个运⾏时堆栈（stack），存储函数的局部变量和返回地址。程序同时也可以使⽤静态（static）内存，存储于静态内存中的变量在程序的整个执⾏过程 ⼀直保留他们的值。
4. 终⽌程序。正常终⽌main函数；也有可能是意外终⽌。
)
)
)
