C语言——二周目——程序的翻译与执行环境

一、程序环境

        对于一个C语言程序的实现，整个过程一般存在两个不同的环境，分别是翻译环境与执行环境。在翻译环境中，我们所写的源代码经过一系列处理被转换成为可执行的机器指令；在执行环境中，会实际执行代码。

        整个程序在这两个环境中处理，由我们所写的.c文件最后变为.exe文件。

        该图便是程序在翻译与运行过程中的流程，每一个源文件通过编译转换为单独的一份目标代码，这些生成的目标文件最后由链接器捆绑在一起，链接器同时引入标准库与个人库内容，从而形成一个单一而完整的可执行程序。

        以下的内容，我们会一一介绍这些流程具体做了哪些事情。 

二、程序的翻译环境

1.编译

1.1预编译（预处理）

        在该过程中，源文件会从 .c文件 变为 .i文件 ，所进行的操作均为文本操作。具体的操作包括：

        ①注释的替换（删除）。在预编译阶段，代码中所写的注释信息会被用一个空格进行替换。

        ②头文件的包含。代码中通过#include所包含的头文件都会被引入，并且在此展开。

        ③#define 符号的替换。该阶段会将定义的常量、宏等进行替换。

1.2编译

        在该过程中，源文件会从 .i文件 变为 .s文件，将c语言代码翻译成为了汇编代码。具体的操作包括：

        ①词法分析；

        ②语法分析；

        ③语义分析；

        ④符号汇总。符号汇总的符号都是是针对全局的。

        在此处会生成语法树来构建整个语句，因其操作偏底层，所以挖个坑，等我们详细了解了编译原理之后再来把这个坑给填平。

1.3汇编

        在该过程中，源文件会从 .s文件 变为 .o文件，将汇编代码翻译成为了二进制的指令，即目标文件。

        在此时会生成符号表，所谓符号表即为编译时所汇总的符号的总和，其记录了符号名与指向的地址。以函数为例，对于在该源文件内声明并且定义的函数，会记录函数名与其地址；而对于只声明未定义的函数，会记录其函数名，地址则为一个随机指向的地址。

2.链接

        在链接的过程中，链接器会链接该项目下所有通过编译所生成的.o目标文件，同时链接链接库生成可执行程序。

        在该过程中会：①合并段表；②符号表的合并与重定义。具体则是将每一个目标文件中的符号表进行合并，相同的符号名会给予一个正确的地址，所以此时如果对于一个函数没有定义只有声明，便会报告链接错误。

三、程序的运行环境

        程序运行必须载入内存中，程序开始执行后调用main函数，然后执行代码直至终止程序。终止程序可能是main函数正常终止，也有可能是意外终止。