C C 程式的編譯鏈結過程詳解

編譯，編譯程式讀取源程式（字元流），對之進行詞法和語法的分析，將高階語言指令轉換為功能等效的彙編**，再由匯程式設計序轉換為機器語言，並且按照作業系統對可執行檔案格式的要求鏈結生成可執行程式。

c源程式標頭檔案－－>預編譯處理(cpp)－－>編譯程式本身－－>優化程式－－>匯程式設計序－－>鏈結程式－－>可執行檔案

1.編譯預處理

讀取c源程式，對其中的偽指令（以#開頭的指令）和特殊符號進行處理，偽指令主要包括以下四個方面

預編譯程式所完成的基本上是對源程式的「替代」工作。經過此種替代，生成乙個沒有巨集定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出檔案。這個檔案的含義同沒有經過預處理的原始檔是相同的，但內容有所不同。下一步，此輸出檔案將作為編譯程式的輸出而被翻譯成為機器指令。

2.編譯階段

經過預編譯得到的輸出檔案中，將只有常量。如數字、字串、變數的定義，以及c語言的關鍵字，如main,if,else,for,while,,+,-,*,\，等等。預編譯程式所要作得工作就是通過詞法分析和語法分析，在確認所有的指令都符合語法規則之後，將其翻譯成等價的中間**表示或彙編**。

3.優化階段

優化處理是編譯系統中一項比較艱深的技術。它涉及到的問題不僅同編譯技術本身有關，而且同機器的硬體環境也有很大的關係。優化一部分是對中間**的優化。這種優化不依賴於具體的計算機。另一種優化則主要針對目標**的生成而進行的。上圖中，我們將優化階段放在編譯程式的後面，這是一種比較籠統的表示。

對於前一種優化，主要的工作是刪除公共表示式、迴圈優化（**外提、強度削弱、變換迴圈控制條件、已知量的合併等）、複寫傳播，以及無用賦值的刪除，等等。

後一種型別的優化同機器的硬體結構密切相關，最主要的是考慮是如何充分利用機器的各個硬體暫存器存放的有關變數的值，以減少對於記憶體的訪問次數。另外，如何根據機器硬體執行指令的特點（如流水線、risc、cisc、vliw等）而對指令進行一些調整使目標**比較短，執行的效率比較高，也是乙個重要的研究課題。

經過優化得到的彙編**必須經過匯程式設計序的彙編轉換成相應的機器指令，方可能被機器執行。

4.彙編過程

彙編過程實際上指把組合語言**翻譯成目標機器指令的過程。對於被翻譯系統處理的每乙個c語言源程式，都將最終經過這一處理而得到相應的目標檔案。目標檔案中所存放的也就是與源程式等效的目標的機器語言**。

目標檔案由段組成。通常乙個目標檔案中至少有兩個段：

**段：該段中所包含的主要是程式的指令。該段一般是可讀和可執行的，但一般卻不可寫。

資料段：主要存放程式中要用到的各種全域性變數或靜態的資料。一般資料段都是可讀，可寫，可執行的。

unix環境下主要有三種型別的目標檔案：

匯程式設計序生成的實際上是第一種型別的目標檔案。對於後兩種還需要其他的一些處理方能得到，這個就是鏈結程式的工作了。

5.鏈結程式

由匯程式設計序生成的目標檔案並不能立即就被執行，其中可能還有許多沒有解決的問題。例如，某個原始檔中的函式可能引用了另乙個原始檔中定義的某個符號（如變數或者函式呼叫等）；在程式中可能呼叫了某個庫檔案中的函式，等等。所有的這些問題，都需要經鏈結程式的處理方能得以解決。

鏈結程式的主要工作就是將有關的目標檔案彼此相連線，也即將在乙個檔案中引用的符號同該符號在另外乙個檔案中的定義連線起來，使得所有的這些目標檔案成為乙個能夠誒作業系統裝入執行的統一整體。

對於可執行檔案中的函式呼叫，可分別採用動態鏈結或靜態鏈結的方法。使用動態鏈結能夠使最終的可執行檔案比較短小，並且當共享物件被多個程序使用時能節約一些記憶體，因為在記憶體中只需要儲存乙份此共享物件的**。但並不是使用動態鏈結就一定比使用靜態鏈結要優越。在某些情況下動態鏈結可能帶來一些效能上損害。

經過上述五個過程，c源程式就最終被轉換成可執行檔案了。預設情況下這個可執行檔案的名字被命名為a.out。