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編譯/鏈接過程是如何工作的？

編譯/鏈接過程是如何工作的？

C C++
繁花如伊 2019-05-30 17:20:24
編譯/鏈接過程是如何工作的？編譯和鏈接過程是如何工作的？(注：這是指堆棧溢出的C+常見問題。如果您想批評(píng)以這種形式提供常見問題的想法，那么在元網(wǎng)站上發(fā)布的文章引發(fā)了這一切就是這樣做的地方。對(duì)該問題的回答將在C+聊天室你的答案很可能會(huì)被那些想出這個(gè)想法的人讀懂。)
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4 回答

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烙印99

TA貢獻(xiàn)1829條經(jīng)驗(yàn) 獲得超13個(gè)贊

C+程序的編譯包括三個(gè)步驟：

  1. 預(yù)處理：預(yù)處理程序采用C+源代碼文件，并處理#includeS，#defineS和其他預(yù)處理指令。這個(gè)步驟的輸出是一個(gè)“純”C+文件，沒有預(yù)處理指令。

  2. 編譯：編譯器獲取預(yù)處理器的輸出并從中生成一個(gè)對(duì)象文件.

  3. 鏈接：鏈接器獲取編譯器生成的對(duì)象文件，并生成庫或可執(zhí)行文件。

預(yù)處理

預(yù)處理程序處理預(yù)處理指令，就像#include和#define。它不知道C+的語法，這就是為什么必須謹(jǐn)慎使用它的原因。

它一次工作在一個(gè)C+源文件上，方法是#include具有相應(yīng)文件內(nèi)容的指令(通常只是聲明)，替換宏(#define)，并根據(jù)以下內(nèi)容選擇文本的不同部分：#if, #ifdef和#ifndef指令。

預(yù)處理器工作在預(yù)處理令牌流上。宏替換定義為用其他令牌替換令牌(操作符)。##當(dāng)有意義時(shí)，啟用合并兩個(gè)令牌)。

在所有這些之后，預(yù)處理器產(chǎn)生一個(gè)單一的輸出，這是由上面描述的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的令牌流。它還添加了一些特殊的標(biāo)記，告訴編譯器每一行來自哪里，這樣它就可以使用這些標(biāo)記來生成合理的錯(cuò)誤消息。

在此階段，可以通過巧妙地使用#if和#error指令。

編撰

編譯步驟對(duì)預(yù)處理程序的每個(gè)輸出執(zhí)行。編譯器解析純C+源代碼(現(xiàn)在沒有任何預(yù)處理器指令)并將其轉(zhuǎn)換為程序集代碼。然后調(diào)用底層后端(工具鏈中的匯編程序)，將該代碼組裝成生成某種格式的實(shí)際二進(jìn)制文件的機(jī)器代碼(ELF，COFF，a.out，.)。此對(duì)象文件包含輸入中定義的符號(hào)的編譯代碼(二進(jìn)制形式)。對(duì)象文件中的符號(hào)按名稱引用。

對(duì)象文件可以引用未定義的符號(hào)。如果使用聲明，而不提供聲明的定義，則會(huì)出現(xiàn)這種情況。編譯器不介意這一點(diǎn)，只要源代碼格式良好，編譯器就會(huì)很高興地生成對(duì)象文件。

編譯器通常允許您在此時(shí)停止編譯。這非常有用，因?yàn)槭褂盟?，您可以分別編譯每個(gè)源代碼文件。它提供的優(yōu)點(diǎn)是您不需要重新編譯一切如果您只更改一個(gè)文件。

生成的對(duì)象文件可以放在稱為靜態(tài)庫的特殊檔案中，以便以后更容易重用。

在這個(gè)階段，報(bào)告了“常規(guī)”編譯器錯(cuò)誤，比如語法錯(cuò)誤或失敗的過載解析錯(cuò)誤。

鏈接

鏈接器是編譯器生成的對(duì)象文件的最終編譯輸出。這個(gè)輸出可以是一個(gè)共享的(或者是動(dòng)態(tài)的)庫(雖然名稱相似，但它們與前面提到的靜態(tài)庫沒有多少共同點(diǎn))，也可以是一個(gè)可執(zhí)行文件。

它通過用正確的地址替換對(duì)未定義符號(hào)的引用來鏈接所有對(duì)象文件。這些符號(hào)中的每一個(gè)都可以在其他對(duì)象文件或庫中定義。如果它們是在標(biāo)準(zhǔn)庫以外的庫中定義的，則需要將它們告知鏈接器。

在這個(gè)階段，最常見的錯(cuò)誤是缺少定義或重復(fù)定義。前者意味著定義不存在(即它們不被寫入)，或者它們所在的對(duì)象文件或庫沒有提供給鏈接器。后者是顯而易見的：在兩個(gè)不同的對(duì)象文件或庫中定義了相同的符號(hào)。


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反對(duì) 回復(fù) 2019-05-30
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慕雪6442864

TA貢獻(xiàn)1812條經(jīng)驗(yàn) 獲得超5個(gè)贊

精簡(jiǎn)是指CPU從內(nèi)存地址加載數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存地址，然后從內(nèi)存地址順序執(zhí)行指令，在處理的指令序列中有一些條件跳轉(zhuǎn)。這三種指令中的每一種都涉及到計(jì)算要在機(jī)器指令中使用的存儲(chǔ)器單元的地址。由于機(jī)器指令的長度取決于所涉及的特定指令，而且由于我們?cè)跇?gòu)建機(jī)器代碼時(shí)將其中的可變長度串在一起，所以在計(jì)算和構(gòu)建任何地址時(shí)需要兩個(gè)步驟。

首先，我們盡可能地安排內(nèi)存分配，然后才能知道每個(gè)單元的確切情況。我們計(jì)算出字節(jié)，或單詞，或構(gòu)成指令、文字和任何數(shù)據(jù)的任何東西。我們只是開始分配內(nèi)存和構(gòu)建值，這些值將在我們運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建程序，并記下我們需要返回并修復(fù)地址的任何地方。在那個(gè)地方，我們放置一個(gè)假人來填充位置，這樣我們就可以繼續(xù)計(jì)算內(nèi)存大小。例如，我們的第一個(gè)機(jī)器代碼可能需要一個(gè)單元格。下一個(gè)機(jī)器代碼可能包含3個(gè)單元，包括一個(gè)機(jī)器代碼單元和兩個(gè)地址單元?，F(xiàn)在我們的地址指針是4。我們知道機(jī)器單元是什么，這是OP代碼，但是我們必須等待計(jì)算地址單元格中的內(nèi)容，直到我們知道數(shù)據(jù)的位置，即數(shù)據(jù)的機(jī)器地址是什么。

如果只有一個(gè)源文件，理論上編譯器可以在沒有鏈接器的情況下生成完全可執(zhí)行的機(jī)器代碼。在兩次傳遞過程中，它可以計(jì)算出任何機(jī)器加載或存儲(chǔ)指令所引用的所有數(shù)據(jù)單元的所有實(shí)際地址。它可以計(jì)算任何絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令所引用的所有絕對(duì)地址。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的編譯器，就像Forth Work中的編譯器，沒有鏈接器。

鏈接器允許單獨(dú)編譯代碼塊。這可以加快構(gòu)建代碼的整個(gè)過程，并允許在以后如何使用這些塊時(shí)具有一定的靈活性，換句話說，它們可以在內(nèi)存中重新定位，例如在每個(gè)地址中添加1000個(gè)地址，以使塊增加1000個(gè)地址單元格。

所以編譯器輸出的是尚未完全構(gòu)建的粗略的機(jī)器代碼，而是布局好的，這樣我們就知道了所有東西的大小，換句話說，我們就可以開始計(jì)算所有絕對(duì)地址的位置。編譯器還輸出一個(gè)符號(hào)列表，這些符號(hào)是名稱/地址對(duì)。符號(hào)將模塊中機(jī)器代碼中的內(nèi)存偏移量與名稱相關(guān)聯(lián)。偏移量是到模塊中符號(hào)的存儲(chǔ)器位置的絕對(duì)距離。

那就是我們找到鏈接器的地方。鏈接器首先將所有這些機(jī)器代碼塊連接到一起，并記下每個(gè)代碼的起始位置。然后，通過將模塊內(nèi)部的相對(duì)偏移量和模塊在較大布局中的絕對(duì)位置相加，計(jì)算要固定的地址。

顯然，我過于簡(jiǎn)化了這一點(diǎn)，所以您可以嘗試?yán)斫馑椅夜室獠皇褂脤?duì)象文件、符號(hào)表等術(shù)語。這對(duì)我來說是混亂的一部分。


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反對(duì) 回復(fù) 2019-05-30
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