【C语言】收官之战——文件的编译和连接

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-09-28 15:38 2阅读 0赞

# 文件的编译、连接 #

*一个可执行程序是怎么由源文件生成的？*

*这个过程到底经历了什么？*

*废话不多讲，就从如下代码开始分析：*

//test.c文件
    
    #include<stdio.h>
    
    extern int Add(int x, int y);
    
    int main()
    {
    	int a = 10;
    	int b = 6;
    	int sum = Add(a, b);
    	printf("a + b = %d\n", sum);
    	return 0;
    }

//Add.c文件
    int Add(int x, int y)
    {
    	return x + y;
    }

*这段代码从源文件到可执行程序经历了什么？*

大体上来说，如下图

![6c59c75412d1490fa268ea38c46b1b94.png][]

可是此段过程编译器到底干了什么事呢？

没错，编译和连接，继续往下看

![bd885d27d6da42af856991c41afaea0d.png][]

由于vs2022集成开发环境不易演示每个细节

我们用linux gcc来演示编译和链接

先来看看预编译会做什么事：

![02a5a732d3e14fb291fe89a0460e0e5e.png][]

这个里的gcc test.c -E是为了编译test.c让其在预编译的时候停下来

回车一按，会发现屏幕上出现了很多东西，为了方便观察，将他移至test.i文件中，便于观察

![1cae2aa42ce94b54850058d81a39a64e.png][]

你会发现，忽然就有八百多行的东西

![b41ea209de3a43c488a3b8759bacaa73.png][]

这是什么呢？

对比一下之前的代码，不难发现**就是将stdio.h里面的东西包含进来了**

也就说包含预处理指令，那如果\#define MAX 100也会在预编译时也会被替换进来吗

答案是肯定的！

假如定义int z = MAX；会发现，在预编译时MAX就被替换成100

![2e8f6dba776e497faaee6c1ce8229870.png][]

不卖关子，实际上也包含了注释删除

总的来说，预编译实际上就干了这几件事

![883ccdd114444404a828ec42f3577ec5.png][]

那么有同学会问了，预编译后面的编译阶段停下来，会发生呢？

往下走~

如果通过gcc test.i -S（停留在编译阶段），就会发现多了如下几个文件

![11fa5c8771fe4daabc6bba35d451a45a.png][]

同样的方式编译Add.i

![bee8426f28d54492ab4fb84102c17afc.png][]

这个过程实际上会经历这样一个过程，如下图：

![f20428154818478190f32fdf41658a9c.png][]

那么如果你想在汇编阶段停下来，如下

![6a2fe6c4e09f41e8be24972041dce6bb.png][]![c645ce8e24854f38908e836bcb943c65.png][]

回车后：

![08ffac8d81a04d0f9bbd88d441c6ade6.png][]

![8ca8c4c690b3445783f3b1c513ea9515.png][]

会发现多了.o文件

**注意：这里说明一点，windows环境下编译出来的目标文件为xxx.obj，linux环境下编译出的目标文件为xxx.o**

如果你好奇，打开了test.o文件，就会出现如下场景：

![673a12b9aa8e419e80d89b1646d1bb28.png][]

哎呀，怎么是这样一堆乱码啊？

**实际上这里的目标文件就是二进制文件~**

汇编仅仅是干这件事吗？

远远不知，实际上还会**形成符号表**

**什么是符号表呢？**

**如下图：**

![0cd0b4806273420683402a2829ff51a6.png][]

总的来说，汇编实际上干了这么一件事：

![d770aca716bf49a39aab061de57e73c9.png][]

汇编完后就会立马进入链接~

*接下来会发生什么呢？*

*链接链接，自然是要链接一些东西呀，什么呢？*

*还记得之前形成的**符号表**吗？*

咱就是要干这么几件事，如下：

![06a9adecd9eb49fabca9fe11910d6fe9.png][]

怎么链接的呢？

实际上会干这么几点事：

1.合称段表

**test.o和Add.o文件实际上形成各自的段表，这一过程便是将相同的段合并在一起**

**如下图：**

![d7400e7bc4d0462295d23b6a062bb7fb.png][]

接下来还有一步：符号表的合成和重定位

这两部之间到底是怎样的，究竟干了什么？

实际上如下：

![1e114b4fe011455db5917191c40e48ae.png][]

实际上就联系起来了啊~

想象一下，如果没有Add.o这个函数主体，只有引入extern Add

假设屏蔽：

![9c32cda9edec44319a71df031b1a1b93.png][]

**相当于Add只有那个无效地址**，所以如果执行以下代码：

![b6a55ce114e54752879a7aa2ba7eeac7.png][]

运行结果：

![46c7e84120d94fdfba01524847496834.png][]

你会发现，**他会在链接期间报错，恰好与刚刚的Add无效地址吻合，这样一个无效的地址在链接形成新的符号表后还是无效地址，也恰好表明Add这个函数不存在，所以程序无法执行通过;**

恰好也证明一点：**如果没有extern int Add(int , int); 强行执行代码，也可以运行过去，因为Add的有效地址存在;**

**也就是说，链接期间干了这么几件事：**

![b2b0e2c61b4044c48f53d5cb49332d22.png][]

从原理上讲，大致就是这样一个过程~

![11bb1761f6ba4470aa70784c58892c92.gif][]

码字不易~

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