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一、c语言中编译的过程是怎样的?
C语言编译过程详解
C语言的编译链接过程是要把我们编写的一个C程序(源代码)转换成可以在硬件上运行的程序(可执行代码)，需要进行编译和链接。编译就是把文本形式源代码翻译为机器语言形式的目标文件的过程。链接是把目标文件、操作系统的启动代码和用到的库文件进行组织形成最终生成可执行代码的过程。过程图解如下：
从图上可以看到，整个代码的编译过程分为编译和链接两个过程，编译对应图中的大括号括起的部分，其余则为链接过程。
一、编译过程
编译过程又可以分成两个阶段：编译和汇编。
1、编译
编译是读取源程序(字符流)，对之进行词法和语法的分析，将高级语言指令转换为功能等效的汇编代码，源文件的编译过程包含两个主要阶段：
第一个阶段是预处理阶段，在正式的编译阶段之前进行。预处理阶段将根据已放置在文件中的预处理指令来修改源文件的内容。如#include指令就是一个预处理指令，它把头文件的内容添加到.cpp文件中。这个在编译之前修改源文件的方式提供了很大的灵活性，以适应不同的计算机和操作系统环境的限制。一个环境需要的代码跟另一个环境所需的代码可能有所不同，因为可用的硬件或操作系统是不同的。在许多情况下，可以把用于不同环境的代码放在同一个文件中，再在预处理阶段修改代码，使之适应当前的环境。
主要是以下几方面的处理：
(1)宏定义指令，如#defineab。
对于这种伪指令，预编译所要做的是将程序中的所有a用b替换，但作为字符串常量的a则不被替换。还有#undef，则将取消对某个宏的定义，使以后该串的出现不再被替换。
(2)条件编译指令，如#ifdef，#ifndef，#else，#elif，#endif等。
这些伪指令的引入使得程序员可以通过定义不同的宏来决定编译程序对哪些代码进行处理。预编译程序将根据有关的文件，将那些不必要的代码过滤掉
(3)头文件包含指令，如#include"FileName"或者#include<FileName>等。
在头文件中一般用伪指令#define定义了大量的宏(最常见的是字符常量)，同时包含有各种外部符号的声明。采用头文件的目的主要是为了使某些定义可以供多个不同的C源程序使用。因为在需要用到这些定义的C源程序中，只需加上一条#include语句即可，而不必再在此文件中将这些定义重复一遍。预编译程序将把头文件中的定义统统都加入到它所产生的输出文件中，以供编译程序对之进行处理。包含到C源程序中的头文件可以是系统提供的，这些头文件一般被放在/usr/include目录下。在程序中#include它们要使用尖括号(<>)。另外开发人员也可以定义自己的头文件，这些文件一般与C源程序放在同一目录下，此时在#include中要用双引号("")。
(4)特殊符号，预编译程序可以识别一些特殊的符号。
例如在源程序中出现的LINE标识将被解释为当前行号(十进制数)，FILE则被解释为当前被编译的C源程序的名称。预编译程序对于在源程序中出现的这些串将用合适的值进行替换。
预编译程序所完成的基本上是对源程序的“替代”工作。经过此种替代，生成一个没有宏定义、没有条件编译指令、没有特殊符号的输出文件。这个文件的含义同没有经过预处理的源文件是相同的，但内容有所不同。下一步，此输出文件将作为编译程序的输出而被翻译成为机器指令。
第二个阶段编译、优化阶段。经过预编译得到的输出文件中，只有常量；如数字、字符串、变量的定义，以及C语言的关键字，如main，if，else，for，while，{，}，+，-，*，\等等。
编译程序所要作得工作就是通过词法分析和语法分析，在确认所有的指令都符合语法规则之后，将其翻译成等价的中间代码表示或汇编代码。
优化处理是编译系统中一项比较艰深的技术。它涉及到的问题不仅同编译技术本身有关，而且同机器的硬件环境也有很大的关系。优化一部分是对中间代码的优化。这种优化不依赖于具体的计算机。另一种优化则主要针对目标代码的生成而进行的。
对于前一种优化，主要的工作是删除公共表达式、循环优化(代码外提、强度削弱、变换循环控制条件、已知量的合并等)、复写传播，以及无用赋值的删除，等等。
后一种类型的优化同机器的硬件结构密切相关，最主要的是考虑是如何充分利用机器的各个硬件寄存器存放的有关变量的值，以减少对于内存的访问次数。另外，如何根据机器硬件执行指令的特点(如流水线、RISC、CISC、VLIW等)而对指令进行一些调整使目标代码比较短，执行的效率比较高，也是一个重要的研究课题。
2、汇编
汇编实际上指把汇编语言代码翻译成目标机器指令的过程。对于被翻译系统处理的每一个C语言源程序，都将最终经过这一处理而得到相应的目标文件。目标文件中所存放的也就是与源程序等效的目标的机器语言代码。目标文件由段组成。通常一个目标文件中至少有两个段：
代码段：该段中所包含的主要是程序的指令。该段一般是可读和可执行的，但一般却不可写。
数据段：主要存放程序中要用到的各种全局变量或静态的数据。一般数据段都是可读，可写，可执行的。
UNIX环境下主要有三种类型的目标文件：
(1)可重定位文件
其中包含有适合于其它目标文件链接来创建一个可执行的或者共享的目标文件的代码和数据。
(2)共享的目标文件
这种文件存放了适合于在两种上下文里链接的代码和数据。
第一种是链接程序可把它与其它可重定位文件及共享的目标文件一起处理来创建另一个目标文件；
第二种是动态链接程序将它与另一个可执行文件及其它的共享目标文件结合到一起，创建一个进程映象。
(3)可执行文件
它包含了一个可以被操作系统创建一个进程来执行之的文件。汇编程序生成的实际上是第一种类型的目标文件。对于后两种还需要其他的一些处理方能得到，这个就是链接程序的工作了。
二、链接过程
由汇编程序生成的目标文件并不能立即就被执行，其中可能还有许多没有解决的问题。
例如，某个源文件中的函数可能引用了另一个源文件中定义的某个符号(如变量或者函数调用等)；在程序中可能调用了某个库文件中的函数，等等。所有的这些问题，都需要经链接程序的处理方能得以解决。
链接程序的主要工作就是将有关的目标文件彼此相连接，也即将在一个文件中引用的符号同该符号在另外一个文件中的定义连接起来，使得所有的这些目标文件成为一个能够被操作系统装入执行的统一整体。
根据开发人员指定的同库函数的链接方式的不同，链接处理可分为两种：
(1)静态链接
在这种链接方式下，函数的代码将从其所在地静态链接库中被拷贝到最终的可执行程序中。这样该程序在被执行时这些代码将被装入到该进程的虚拟地址空间中。静态链接库实际上是一个目标文件的集合，其中的每个文件含有库中的一个或者一组相关函数的代码。
(2)动态链接
在此种方式下，函数的代码被放到称作是动态链接库或共享对象的某个目标文件中。链接程序此时所作的只是在最终的可执行程序中记录下共享对象的名字以及其它少量的登记信息。在此可执行文件被执行时，动态链接库的全部内容将被映射到运行时相应进程的虚地址空间。动态链接程序将根据可执行程序中记录的信息找到相应的函数代码。
对于可执行文件中的函数调用，可分别采用动态链接或静态链接的方法。使用动态链接能够使最终的可执行文件比较短小，并且当共享对象被多个进程使用时能节约一些内存，因为在内存中只需要保存一份此共享对象的代码。但并不是使用动态链接就一定比使用静态链接要优越。在某些情况下动态链接可能带来一些性能上损害。
我们在linux使用的gcc编译器便是把以上的几个过程进行捆绑，使用户只使用一次命令就把编译工作完成，这的确方便了编译工作，但对于初学者了解编译过程就很不利了，下图便是gcc代理的编译过程：
从上图可以看到：
预编译
将.c文件转化成.i文件
使用的gcc命令是：gcc–E
对应于预处理命令cpp
编译
将.c/.h文件转换成.s文件
使用的gcc命令是：gcc–S
对应于编译命令cc–S
汇编
将.s文件转化成.o文件
使用的gcc命令是：gcc–c
对应于汇编命令是as
链接
将.o文件转化成可执行程序
使用的gcc命令是：gcc
对应于链接命令是ld
总结起来编译过程就上面的四个过程：预编译、编译、汇编、链接。了解这四个过程中所做的工作，对我们理解头文件、库等的工作过程是有帮助的，而且清楚的了解编译链接过程还对我们在编程时定位错误，以及编程时尽量调动编译器的检测错误会有很大的帮助的。
二、C语言，对源程序编辑，编译，连接。编译是编译软件的工作，那连接是...
编译是将源代码转换为机器语言代码
C语言编译器之一，GCC
原创2021-08-2316:19·风趣很开朗的网友C语言作为高级语言，用其编写的程序指令机器并不能识别，因此需要有一个编译器将其转换为机器可识别的二进制指令。C语言已经出现50多年的时间，其相关的编译器种类众多，从最早先的turboc系列编译器，到大名鼎鼎的gcc，还有基于LLVM的clang，各有优劣，而且在多个平台（如windows、Linux、MAC）上都广泛使用。同时由于Windows的强势存在，其自家的VisualC/C++编译器也有不少的应用。
一般C语言程序是在PC上编写，并将其编译成可执行文件，最终放到电脑或设备上去执行。现在主流PC的CPU架构+操作系统组合有多种，其编译生成的可执行程序可能在不同的架构下执行，因此对于同一类编译器，可能需要针对CPU架构和系统组合也要有相应的版本。注：苹果自研的ARM架构CPUM1将会在2022年用于最新的MACpro笔记本中。编译程序一般分为两种情况（如下举例）：A、在X86+Windows系统下编译C程序，可以直接在X86+Windows系统的PC上直接执行；B、在X86+Windows系统下需要x86-Arm交叉编译器编译C程序，才能在ARM平台设备上执行；因此需要根据开发编译平台与目标运行平台选择编译器类别，而有些IDE集成了官方对应的C编译，安装就可以使用，如：1、对于VisualC/C++编译器，集成开发环境VisualStudio也集成了VisualC/C++编译器，安装VisualStudio后，即可IDE中编辑/编译C程序；2、对于ARM(R/M系列)和8051系列，集成开发环境（IDE）中可能已经集成了交叉编译器环境，如MDKKEIL中已经集成了ARMCC交叉编译器，安装MDK后，就可以在IDE中编辑/编译C程序。C编译器很多，以下分别介绍当前主流的几个C编译器！首先是大名鼎鼎的GCC编译器。一、GCC编译器GCC是（GNUCompilerCollection）的缩写，是由GNU开发的编程语言译器。最初是为C语言而编写，后面陆陆续续扩充了C++、Objective-C、Fortran、Java、Ada和Go语言，也包括了这些语言的库（如libstdc++，libgcj等），因此GCC是GNU编译器套件。Gcc编译器镜像在其官方FTP服务器上可以下载，目前最新版本为gcc-11.2.0。1、gccforARM当今移动端手机处理器基本上是基于ARM架构，而许多智能设备或物联网设备内置芯片的CPU内核也是基于ARM，因此，ARM公司也不断更新维护针对ARM架构的交叉c编译器。ARM从1985年设计的ARMv1芯片，到现在ARMv9，已经有30几年的历史，各个架构典型的处理器版本如下表所示：目前广泛使用的是ARMv7、ARMv8；ARMv7在智能设备芯片、微处理器MCU上应用比较多，比如NXP推出的IM6ULL采用ARMCortex-A7，ST推出的STM32F4采用ARMCortex-M4内核；而目前流行的手机处理器，基本都是ARMv8架构中的Cortex-A系列中，比如现在华为P50系列的麒麟9000处理器就是采用ARMCortex-A77，小米11系列的骁龙888处理器采用ARMCortex-A78，因此，理论上骁龙888比麒麟9000处理器会强一些。ARMv9架构是ARM今年刚推出的全新的下一代架构，首款基于Armv9架构的大核CPUArmCortex-A710以及首款高效率小核ArmCortex-A510的手机，估计明年会到来。ARMv8的架构继承以往ARMv7与之前处理器技术的基础，除了现有的16/32bit的Thumb2指令支持外，也向前兼容和扩充了现有A32(ARM32bit)指令集的AArch32架构，新增了基于64bit的AArch64架构；
A、基于32位ArmCortex-A，ArmCortex-M，andArmCortex-R处理器的GCC交叉编译工具链（基本上ARMv7架构下使用），ARM开发者网站提供了下载，包含Windows，Linux，MacOSX操作系统平台，目前最新版本为10.3-2021.07，下载地址：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads
A、基于AArch32（扩充版32位）与AArch64（新增64位）的交叉编译器（ARMv8架构下），ARM开发者网站提供了下载，包含Windows，Linux，MacOSX操作系统平台，目前最新版本为10.3-2021.07，下载地址：
https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-a/downloads2、Linux下gcc编译器Linux一般自带gcc编译器，可以通过gcc–v查看其版本号，如下图：从打印信息中“Target:x86-64-linux-gnu”，可以看出默认的gcc编译器是针对x86架构的，因此编译得出的可执行文件只能在x86架构下执行；而一般情况是在Linux下开发编译C程序，然后在ARM下执行，因此需要安装交叉编译C编译器。在ARM官网上可以下载最新版本，或芯片厂家会提供对应修改过的版本，同时有些第三方组织提供修改过的编译器版本，如LinaroGCC编译器，下载地址为：https://snapshots.linaro.org/components/toolchain/按以上4个步骤下载gcc-linaro-4.9.4-2017.01-
x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar版本编译器，并上传至ubuntu系统中，拷贝到目录/usr/local/arm中对交叉编译工具进行解压，解压命令如下：sudotar–vxfgcc-linaro-4.9.4-2017.01-
x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar，解压完成会生成一个名为gcc-linaro-4.9.4-2017.01-
x86_64_arm-linux-gnueabihf的文件夹就是交叉编译工具链。然后修改环境变量，执行sudovi/etc/profile命令打开/etc/profile文件，在文件末尾添加PATH路径，这样交叉编译工具链就安装成功。最后执行命令sudoapt-getinstalllsb-corelib32stdc++6安装标准C库，然后读取版本号验证工具链安装正确。3、Windows下的gcc编译器3.1、MinGW-w64编译器MinGW-w64编译器是gcc编译器的Windows版本，MinGW的全称是：MinimalistGNUonWindows，它也是一个可自由使用和自由发布的Windows特定头文件和使用GNU工具集导入库的集合，它使用Windows的C语言运行库，可以将C源码编译成可在Windows下执行。进入MinGW-w64下载最新版本的编译器：http://www.mingw-w64.org/doku.php当前最新版本为V.9.0.0，点击Downloads下载，进入下载页面；MinGW-w64的代码和可执行文件被托管存储在SourceForge上，如下链接地址：https://sourceforge.net/projects/mingw-w64/files/mingw-w64/mingw-w64-release/往下拉找到可执行文件MinGW-W64-install.exe，下载直接双击安装，不用去编译源代码。需要连接网络在线安装mingw-w64-install.exe，在进行版本和主机架构选择后就会自动下载mingw组件。组件下载完成后，在bin目录下包含了各种工具，如：gcc.exe，g++.exe，gdb.exe，将bin文件夹路径添加到系统环境变量PATH中，至此，mingw安装完成。验证mingw编译功能。3.2、集成开发环境（IDE）以上使用mingw编译C语言采用的是命令行的形式，对于学习C语言来说是非常清晰的，但是开发项目时C文件数量众多，一个个编译显得不现实，因此需要编写makefile来统一编译管理，这样就回到了Linux下的C语言编程，体现不出Windows桌面系统的优势，因此在Windows下，许多集成开发环境（IDE）集成了MinGW编译器，PC应用开发的工具有QT，Code::Blocks，DevC++，C-Free等，嵌入式开发的工具有MDK（KEIL），IAR等。3.2.1、QTQT是一个跨平台的开发环境，WINDOWS/LINUX/MAC下都可以用，同一套代码分别在三个平台下编译就可生成各个平台的应用程序，其下载的官方网站如下：https://download.qt.io/archive/qt/；目前最新版本为6.1，选择一个合适版本下载安装，QT在安装时可以选择配套的MinGW版本，这样编写C/C++项目工程时，一键编译就很方便。3.2.2、Code::BlocksBlocks是一个免费的C/c++和FortranIDE，IDE集成了MinGW编译器，官方下载地址如下：
https://www.codeblocks.org/downloads/。下载后直接安装即可。3.2.3、Dev-C++devc++是一个免费的Windows集成开发程序，内嵌GCC编译器（GCC编译器的Windows移植版，也就是MinGW），是NOI、NOIP等比赛的指定工具。DevC++的优点是体积小（只有几十兆）、安装卸载方便、学习成本低，缺点是调试功能弱。下载地址：
https://sourceforge.net/projects/orwelldevcpp/或
https://bloodshed-dev-c.en.softonic.com/DevC++下载完成后会得到一个安装包（.exe程序），双击该文件即可开始安装。3.2.4、C-FreeC-Free是一款集成开发环境（IDE），支持多种编译器的专业化C/C++，使用者可以轻松地编辑、编译、连接、运行、调试C/C++程序。VisualStudio的很庞大臃肿，而C-Free整个软件才14M，非常轻巧，安装简单，可以自由切换编译器。C-Free最新版本是5.0，注册需要80RMB，可以免费试用30天，过期不注册将无法使用。C-Free也提供了永久免费版，可以无限使用，版本号为4.0。官方下载地址：
https://c-free.soft32.com/C-Free可配置MinGW2.95/3.x/4.x/5.0编译器。3.2.5、Keil在基于Cortex-M或8051系列MCU的嵌入式开发中，许多优秀的IDE也都集成了交叉编译工具，如源自德国Keil公司，开发几个分别用于ARM系列、8051系列的集成IDE，内部集成了编译器（ARMCC、KeilC），这些编译器就是集成的交叉编译器，就是在windows下编译，生成的可执行程序在ARM或51内核执行。官方下载地址：
https://www.keil.com/download/product/3.2.6、IAREmbeddedWorkbench总部在北欧的瑞典的IAR公司的集成开发环境IAREmbeddedWorkbench，也是专用于Cortex-M或8051系列MCU的嵌入式开发。IAR也是集成了IARC/C++编译器。官方下载地址：
https://www.iar.com/products/#/searchIAR工具有免费30天的试用期，如果自己学习使用，可以破解。4、Mac下的gcc编译器MacOSX10.4版本前，Mac也是采用gcc编译器编译Object-C，MacOSX10.5版本之后，LLVM-Clang编译器开始逐渐替代GCC编译器成为Mac的主要编译器，因此，后续gcc等工具默认不再MacOSX系统中安装，而有时在MACOSX下编译开源软件项目可能需要gcc编译器，因此以下提供几个常用的gcc安装方法（总结于其它博主的安装方法）。4.1、命令行工具命令行工具作为XCODEIDE的可选软件包，也就是CommandLineTools，为mac终端用户提供了许多常用的工具，如实用程序和编译器，包括svn，git，make，GCC，clang，perl，size，strip，strings，libtool，cpp，what等，因此安装了CommandLineTools，就包含了GCC编译器软件，有几个方式安装CommandLineTools。4.1.1、通过XCODE安装安装XCODE后，默认不安装CommandLineTools，但是可以通过菜单可视化安装命令行工具，如下图所示：4.1.2、通过CommandLineTools安装包XCODE软件很大，有几十G空间，因此可以选择下载CommandLineTools安装包安装，前提是有APPLE开发者账号，登录开发者网站下载xx.mpkg安装包
https://developer.apple.com/cn/，4.1.3、通过xcode-select–install命令安装命令xcode-select是一个在多个命令行工具目录之间切换的实用程序，如下相关命令选项：A、xcode-select[-help]；查看帮助B、xcode-select[-switchxcode_folder_path]；切换xcode版本C、xcode-select[-print-path]；查看当前版本xcode路径D、xcode-select[-version]；查看xcode版本E、xcode-select[–install];安装xcode工具通过xcode-select–install命令安装方法如下：4.2、通过brew包管理工具安装a、安装包管理工具，terminal终端执行如下指令（国内安装源），安装homebrew:安装完整版：/bin/zsh-c"$(curl-fsSLhttps://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"安装简化版：/bin/zsh-c"$(curl-fsSLhttps://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"speed卸载脚本：/bin/zsh-c"$(curl-fsSLhttps://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/HomebrewUninstall.sh)"安装错误查询地址：https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/blob/master/error.mdb、执行指令brewinstallgcc安装gcc。c、执行gcc–v查看版本发现gcc执行时映射到clang，因此后续调用gcc需要带上版本号，如gcc-10–v；编译程序也一样：gcc-10main.cpp-omainApp-lstdc++。4.3、通过gcc安装包安装a、到gcc托管网站sourceforge上下载所需的gcc版本，如下网站：https://sourceforge.net/projects/hpc/files/hpc/gcc/；b、打开terminal终端，进入gcc-9.2-bin.tar.gz压缩包所在的目录，然后执行解压：gunzipgcc-9.2-bin.tar.gzsudotar-xvfgcc-9.2-bin.tarc、添加环境变量，打开配置文件touch~/.bash_profile，添加PATH路径：d、激活配置：source~/.bash_profile，然后gcc–version查看版本信息：【WINDRISES EMPLOYMENT PROGRAMMING】尊享对接老板
电话+V：159999-78052
机构由一批拥有10年以上开发管理经验，且来自互联网或研究机构的IT精英组成，负责研究、开发教学模式和课程内容。公司具有完善的课程研发体系，一直走在整个行业发展的前端，在行业内竖立起了良好的品质口碑。
