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程序的编译和链接过程

编程日记 2024-05-12 05:30:00

一.虚拟机、linux简介

简单介绍一下虚拟机还有就是各种操作系统，比如centos，Ubuntu

操作系统：linux（centos、Ubuntu、redhat），Android，Windows（xp、win8、win10）

进程，多个程序，分时技术，并行技术

一次打开多个程序，我们在只有一个cpu，如何让这些程序进行执行呢，看起来好像是在同时进行的，实际上是一个程序执行了一点点时间，然后保存执行的一些信息，接下来回来再次执行，这样就达到了看上去是多个程序在同时执行的效果

操作系统的作用：控制程序的执行，管理系统的资源

二.程序的编译链接过程

2.1首先看一下预处理的指令

关于上面的预处理指令，大家可以自己测试一下

（测试例子）(注意是两行)

ANSI 标准 C 定义的几个宏如下，大家可以简单的了解一下

__LINE__ 表示正在编译的文件的行号

__FILE__ 表示正在编译的文件的名字

__DATE__ 表示编译时刻的日期字符串，例如： "25 Dec 2007"

__TIME__ 表示编译时刻的时间字符串，例如： "12:30:55"

__STDC__ 判断该文件是不是定义成标准 C 程序

2.2宏定义

编译器在预处理的时候，就会把宏定义的数据替换成它的元身，这里我们必须了解什么是宏，宏的主要的用法

2.2.1 定义宏常量

#define PI 3.14159265358979323846264338327

比如我们经常使用的一个变量，如果这个变量的数值改变了之后，我们不需要再文件里面一个一个找，而是只需要把宏改变就可以了

#define ERROR_TEST -1

比如我们在test文件中，一些代码的地方需要使用return -1，或者是exit（-1）

然后有很多类型的错误返回，如果每次返回的是-1，-2，-3之类的，一会就把自己给绕晕了

2.2.2定义字符串常量

#define PATH "c/file/linux"

这个一般用在表示文件的路径的情况下有很多

（大家下去看一下，如果是一行写不下怎么办呢，就是比如一行太长了怎么办）

2.2.3 定义注释

#define ZZ //

因为在程序编译的时候，注释是先于宏处理的

2.2.4 定义表达式(宏函数)

#define MUL(x) x*x

纯文本替换

测试用例

MUL(5);MUL(1+2); --- 加上括号MUL((x)*(x))

MUL(5*3)*MUL(5*3) --- 大括号？？？不要吝啬括号

2.2.5 空格

#define MUL (x) ((x)*(x))

比如上面的宏函数，我们要是定义成下面的这个样子又是什么样的呢

2.2.6#undef

撤销宏定义

比如

#define PI 3.14159265358979323846264338327

...

...

...

#undef PI此时PI不在有效了

2.2.7定义宏函数补充

比如下面的程序

#define PRINTF printf("测试");

这个时候我们可以编写 一个if esle语句

if（0）

PRINTF;

else

printf("haha\n");

宏函数比普通函数的一些特性在哪里

（1）普通的函数需要建立栈帧，开销较大，宏函数在效率上面更胜一筹

（2）函数中的参数必须使用特定的类型，换句话说，宏函数对参数是不进行类型检查的，宏函数是不类型限制的

宏函数的缺点

宏函数每次是进行的代码的替换，有时候可能会增加代码的长度，使维护起来非常的复杂

宏函数的参数不能是一个类型

2.3. 条件编译

第一种形式：

#ifdef 标识符

程序段 1

#else

程序段 2

#endif

它的功能是，如果标识符已被 #define 命令定义过则对程序段 1 进行编译；否则对程序段 2

进行编译。

第二种形式

#ifndef

标识符程序段 1

#else

程序段 2

#endif

第三种形式

#if 常量表达式

程序段 1

#else

程序段 2

#endif

2.4. 文件包含

文件包含是预处理的一个重要功能，它可用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译，结果将生成一个目标文件。Ｃ语言提供#include 命令来实现文件包含的操作，它实际是宏替换的延伸，有两种格式：

#include<filename>

#include"filename"

2.5.#pragma 预处理

自己上网调研，写博客，写测试用例

#pragma once

#pragma warning

#pragma pack--这个是张晨亮学长给你们讲过的，设置内置内存对齐数

2.6详解程序编译和链接过程

程序的编译和链接的过程

我们在linux下使用gcc编译器直接对程序进行编译，比如使用gcc test.c，然后就会生成一个程序叫做test.out

但是上面的看似简单的过程实际上是经历了四个阶段

预处理，编译，汇编，连接

每个过程都有自己要完成的任务

记住一些操作，ESc对应的是iso，

2.6.1. 预处理

通过预处理生成一个.i的文件，使用的指令是

gcc -E test.c -o test.i

（G）

预处理过程主要处理的是1. 以#开始的预处理指令（保留#pragma）2.删除所有的注释3.添加文件名和行号，具体的过程如下

将所有的#define删除，展开所有的宏定义
处理所有的条件预编译指令，比如#if,#ifdef....
处理所有的#include预编译指令，将所有被包含的文件包含至本文件中来
删除所有的注释，//和/* */等
保留所有的#pragma预处理指令，因为下面还要用到它

2.6.2.编译

gcc -S test.i -o test.s

作用：将预处理后的文件，进行一系列的词法分析，语法分析，语义分析及优化后生成相应的汇编代码（这里我们就可以写一个错误的语句来示范一下）

2.6.3. 汇编

gcc -c test.s -o test.o

将汇编代码解释成编译器可以执行的二进制代码

：%！xxd

2.6.4. 链接

gcc -o test.o test

这里我们有一个疑问，不是说上面的汇编已经将程序变成了二进制代码了，为什么还要链接呢，链接是咋链接呢，和谁恋呢，恋啥呢

讲述一下编写程序发展的历史，一开始是程序员是机器码，就是一个一个的纸条上面的01代码，但是这种代码太晦涩难懂了，于是出现了汇编语言，汇编语言出现之后的一个很大的问题就是，代码的数量大大的增加了，这就使得维护代码起来比较复杂，于是人们为了便于维护，又想起把代码分成不同的模块，每个模块负责不同的作用，就比如一个头文件是专门处理图片的，一个头文件是专门处理音频，这样就产生了不同的模块，这些模块之间存在着不同的调用的过程，然后就是要把不同的分开的模块组装起来就是链接的过程。

人们将每个源代码模块独立的编译，然后将编译后的模块按照他们的需求组装起来就是链接的过程。

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推荐书目：《程序员的自我修养--链接、装载与库》

《C语言深度剖析》

https://www.dkcj.cn/info/6012.html

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