C語言的編譯原理及過程__C語言

前幾天有個朋友問我關於C語言的編譯原理和編譯的過程，當時我也沒有說明白，今天特意在書上和網上查閱資料，簡單的總結了一下關於C語言的編譯原理及過程。

        整合式開發環境是用於提供者開發環境的應用程式，一般包括代碼編輯器、編譯器，調試器和圖形化使用者介面工具。整合了代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、調試功能等一體化的開發軟體服務套。

     編輯器：編寫代碼的一些視窗。

     編譯器：檢查使用者代碼的一些語法錯誤，將其編譯成彙編代碼。

     彙編器：將編譯出來的彙編檔案編譯成一定功能的目標代碼。

    連接器：將目標代碼串連成可執行檔。

一個編譯器包括一下幾個部分：

1.詞法分析：掃描器（Scanner）將源代的字元序列分割成一系列的記號（Token）。lex工具可實現詞法掃描。

2.文法分析：文法分析器將記號（Token）產生文法樹（Syntax Tree）。yacc工具可實現文法分析(yacc: Yet Another Compiler Compiler)。

3.語義分析：靜態語義（在編譯器可以確定的語義）、動態語義（只能在運行期才能確定的語義）。

4.原始碼最佳化：原始碼最佳化器(Source Code Optimizer)，將整個文法書轉化為中間代碼（Intermediate Code）（中間代碼是與目標機器和運行環境無關的）。中間代碼使得編譯器被分為前端和後端。編譯器前端負責產生機器無關的中間代碼；編譯器後端將中間代碼轉化為目標機器代碼。

5.目標代碼產生：代碼產生器(Code Generator).

6.目標代碼最佳化：目標代碼最佳化器(Target Code Optimizer)。

瞭解了以上幾個概念後，正式進入C語言的編譯原理及過程：

       C語言編譯的完整過程：C來源程式--->先行編譯處理--->編譯、最佳化處理--->組譯工具--->連結程式--->可執行檔

        以上過程可以簡單的分為4大步驟：預先處理--->編譯--->彙編--->連結

        

       1.預先處理：包括以下幾個過程

          a.宏定義指令：將所有的#define刪除，並且展開所有的宏定義

          b.條件編譯指令：處理所有的條件先行編譯指令，比如#if #ifdef #elif #else #endif等

          c.標頭檔包含指令：處理#include 先行編譯指令，將被包含的檔案插入到該先行編譯指令的位置

          d.特殊符號指令：先行編譯器可研識別一些特殊的符號，例如：刪除所有注釋 “//”和”/* */”

          e.添加行號和檔案標識，以便編譯時間產生調試用的行號及編譯錯誤警告行號

          f.保留所有的#pragma編譯器指令，因為編譯器需要使用它們

      使用以下命令來進行預先處理：

       gcc -E *.c -o *.i

       參數-E表示只進行預先處理

     

     2.編譯 ：編譯過程就是把預先處理完的檔案進行一系列的詞法分析，文法分析，語義分析及最佳化後產生相應的彙編代碼

          使用一下指令進行編譯：

           gcc –S *.i –o *.s

    

     3.彙編：  彙編器是將彙編代碼轉變成機器可以執行的命令，每一個彙編語句幾乎都對應一條機器指令。根據彙編指令和機器指令的對照表一一翻譯即可。用一下指令進行彙編：

           gcc –c *.c –o *.o

      4.連結:通過調用連結器ld來連結程式運行需要的一大堆目標檔案，以及所依賴的其它庫檔案，最後產生可執行檔.， 連結的主要內容是把各個模組之間相互引用的部分處理好，使得各個模組之間能夠正確地銜接，連結分為靜態連結和動態連結。

                 靜態連結是指在編譯階段直接把靜態庫加入到可執行檔中去，這樣可執行檔會比較大。靜態庫檔案:是一個二進位檔案,存放的功能函數實現,在檔案編譯時間要訪問檔案,編譯之後靜態庫檔案可以刪除

                 而動態連結則是指連結階段僅僅只加入一些描述資訊，而程式執行時再從系統中把相應動態庫載入到記憶體中去，動態庫檔案:是一個二進位檔案,存放的功能函數實現,在檔案執行時要訪問檔案,編譯時間不需要動態庫檔案

                 linux動態庫檔案尾碼名:.so
                 window動態庫檔案尾碼名:.dll

        目標檔案:是一個二進位檔案,由函數組成,不能單獨執行,給主函數的檔案調用。