编译链接运行原理

当我们历经千辛万苦，将解决一些问题的程序代码写好之后，便来到了“程序”人生中最重要的一步，我们创造了程序但是光创造还是不行的，还需要让我们的程序可以运行起来，才能达到我们的目的。
那么一个程序，从编译到运行都要经历那些步骤呢？我们接着往下看：

程序编译链接的过程：预编译，编译，汇编，链接，运行

预编译：删除所有注释，并将“#”的头文件在当前位置展开，得到一个新的.i文本文件

编译：将.i文本文件通过编译器编程汇编代码，得到一个.s文件

汇编：通过汇编器将.s汇编程序文件变成一个二进制可重定位文件，既.o文件

链接：当我们的程序调用了一些别的.o文件时，例如printf.o文件，这个时候就需要将其连接到我们当前的文件当中，形成一个可执行文件 .exe。

其实当我们的程序写好之后，其实他还不是一个真正的程序，他只是一个普通的文本文件，并且被储存在磁盘当中。那么从一个普通的文本文件到一个可执行文件，我们的程序都经历了那些事情呢？
这里提一下进程的概念吧，后面会用到

进程就是程序的一次执行，是计算机资源分配的单位，但是线程才是计算机资源分配的最小单位

后面关于这一点的介绍我们就是用helloworld.c （这应该是所有的程序员都耳熟能详的程序了，闭着眼睛都能写）来介绍吧。
我们的程序编译的时候看似简单，实则是被编译命令和集成开发环境隐藏了很多的过程。

#include

int main()
{
	printf("HelloWorld!n");
	return 0;
}

//程序虽小蕴含的东西可不少

被隐藏的过程：

1. Linux操作系统下预编译的命令如下：

gcc —E hello.c -O hello.i

2. 预编译过程主要进行的工作是处理源代码文件中以 # 开头的预编译指令。主要处理规则如下：
   

预编译完成之后我们会得到一个 .i 文件， .i 文件中不包含任何 “#”开头的文件和宏定义，所有的注释也已经被删除，头文件都被插入到相应的位置。所以当我们无法判断宏定义和头文件包含是否正确时，我们可以查看.i 文件。
到了编译阶段，我们就是将预编译之后的文件进行各种分析以及优化，产生相应的汇编文件，这一步由编译器进行，这一步也可以算是整个编译链接过程的核心部分。
Linux操作系统下编译的命令如下：

gcc —S hello.c -O hello.s

编译一般可以分为六步：扫描，语法分析，语义分析，源代码优化，代码生成和目标代码优化。

• 1 扫描：源程序被输入到扫描器，然后被分割成一系列的记号。扫描的过程只进行简单的词法分析，扫描时产生的记号一般分为以下几类：关键字、标识符，字面量和特殊符号。此外扫描还需要做的工作是，将标识符放到符号表，将字面量放到字符表中以备后面使用。
• 2语法分析：对扫描产生的记号进行语法分析，产生语法树。此时需要确定符号的优先级和含义，如果出现了语法分析不合法，编译器就会报错。
• 3语义分析：语法分析只是仅仅是对表达式进行简单的语法分析，并不会判断表达式是否有意义。有的语句在语法上是合法的，但是确实没有意义的。例如两个指针想乘，语法分析的时候是没有错误的，但是两个指针相乘是没有意义的
• 4源代码优化及目标代码的生成和优化：经过上面一系列的步骤我们已经可以得到相应的目标代码，只需要再进行简单的优化即可得到我们想要的汇编代码，但此时还没有完成。

经过上面的步骤，我们的代码已经成为了一段汇编代码，但是此时我们的机器还是不能够识别的，汇编器的作用就是，将我们的汇编代码转变成机器可以执行的二进制指令。Linux命令如下

gcc -c hello.c -o hello.o

我们的代码进行到这一步已经可以被机器所识别并执行了，但是我们一个程序所要完成的功能可能还需要别的已经编译好的.o文件来辅助才可以完成功能。
现代软件的完成往往都有很多的代码构成，这些代码如果都被放在一个模块当中那么是不可想象的，这个时候就开始了分模块，这些模块都是单独编译、汇编、处理的，这些模块相互独立又相互依赖。
如何将一些模块拼装成一个完整的可以执行的程序，就是我们的链接过程。链接是将各个模块之间互相引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确的相互衔接。