编译和链接-介绍

编译和连接

过程：预编译，编译，汇编，连接

预编译

将.c文件和.h头文件被编译为一个.i文件，是一个编译单元。

预编译主要是处理一些预编译指令，如将#include的文件放入.c文件等，主要的处理规则：

<li>#define替换，展开所有宏定义。</li>

<li>处理条件编译指令，如#if等。</li>

<li>处理#include指令，将被包含的文件插入到指令位置（递归，.h文件中也可有include）。</li>

<li>删除注释</li>

<li>添加行号和文件名标识，以便编译器调试。</li>

编译和汇编

通过词法分析、语法分析、语义分析及优化产生相应的汇编代码文件。

词法分析：扫描器扫描源代码，根据有限状态机等算法可以识别代码每个单词或符号的物理含义。

语法分析：根据词法分析获得的代码的物理记号，产生语法树。语法书是以表达式为节点的树。进完成表达式语法层面的分析，并不了解这个语句的真实含义。

语义分析：语义分析分析每个表达式的类型。

汇编将汇编代码文件转化为机器可执行的指令（机器码），汇编过程就是一个简单的翻译器。汇编输出的文件叫目标文件（Object File），他是一个通向可执行文件的里程碑。

编译器会将整个语法树转为中间代码，它是语法书的顺序表示。它与机器和运行环境无关，比较常见的有三地址码: x=y op z。根据三地址码可以进行一些优化，比如将常数运算直接求出结果。

基于中间代码，将编译器分为前端和后端。前端生成与机器无关的中间代码，后端根据中间代码生成目标机器代码，后端与机器和运行环境有关。

中间代码通过代码生成器基于具体的机器生成目标代码。这时会出现问题：变量的地址没有确定。如果变量的定义在同一个编译单元，编译器可以为其分配空间，但是如果变量在其他编译模块呢？

这时候就需要链接！

综上所述，编译器是将源代码编译为一个未链接的目标文件，连接器最终将不同的目标文件链接为可执行文件。

链接

当一个代码项目非常大时，我们希望将其分割成不同模块，对这些模块进行编译后，然后通过连接将其拼装。连接主要是把一些指令对其符号地址的引用加以修正。链接过程主要包括：地址和空间分配，符合决议和重定位。

连接可以看成以下过程：当一个模块使用另一个模块的函数foo()时，运行调用时需要知道确切的地址，但在编译阶段因为foo不在该编译单元，所以编译时无法知道确切地址，因此编译器先留出位置，等到连接阶段重新修正为真正的地址。（全局变量机制相同）