程序的环境

简介: 程序的环境

前言

我们平时在编译器上编写代码,然后运行代码,最后得到程序的运行结果。这让我们不经好奇:程序在电脑中到底经过了什么样的变化,使得它最终生成了我们想要得到的结果,因此今天就来了解一下程序的环境

一、程序环境分类

ANSI C(标准C)的任何一种实现中,存在两个不同的环境

第1种是翻译环境,在这个环境中源代码被转换为可执行的机器指令(二进制指令,机器可以读懂的指令)。

第2种是执行环境,它用于实际执行代码。

二、翻译环境

1.总体流程

每一个源文件(.c文件)独立的通过编译器的编译,都会生成一个与之对应的目标文件(.obj文件)。将程序中所有的目标文件一起同时加上链接库里的数据(平时用的头文件等都是在系统的链接库里的),再通过链接器的链接,就会产生一个可执行程序(.exe文件)

具体的流程如下:

2.编译

由上图可以看到,编译过程主要包含了预处理、编译和汇编这三个步骤。

接下来进行具体讲解:

2.1预编译

预编译,又称为预处理

如果要在Linux环境下对源文件(test.c)实现这一步,需要的命令是:

gcc test.c -E -o test.i

(然后就生成了 .i文件)

主要工作(文本操作)

1、头文件的包含;

2、宏的定义的替换;(将宏定义的符号用具体的值替换,即,删除宏定义的符号)

3、注释的删除;(注释是方便程序员阅读代码,编译器不需要)

……等。

2.2编译

在Linux环境下,对文件(test.i)进行编译操作,需要的命令

gcc test.i -S

(生成 .s文件)

主要工作

1.把C语言代码转化成汇编代码

2.主要进行:

①语法分析;②词法分析;③语义分析;④符号汇总等。

2.3汇编

在Linux环境下,对文件(test.s)进行汇编的命令

gcc test.s -c

(生成 .obj文件)(linux下是.o文件)

主要工作

1.把汇编代码转化为二进制代码;

2.形成符号表

主要有包括全局变量(不包括局部变量)、函数……等(基于编译部分的符号汇总)。

3.链接

主要工作:

1.合成段表

Linux环境下的可执行程序都是elf格式,因此可以将经过编译步骤生成的可执行程序进行合并成一个段表。

2.符号表的合并和重定义

这样就可以跨源文件查找函数或者全局变量

下面举个关于符号表的例子:

三、运行环境

程序执行的过程:

  1. 程序必须载入内存中。
    在有操作系统的环境中:这个步骤一般由操作系统完成。在独立的环境中,程序的载入必须由手工安排,也可能是通过可执行代码置入只读内存来完成。
  2. 程序的执行便开始。
    开始调用main函数
#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i<10; i++)
  {
    printf("%d ", i);
  }
  return 0;
}
  1. 开始执行程序代码。
    这个时候程序将使用一个运行时堆栈(stack)【可以参考函数栈帧】,存储函数的局部变量和返回地址。也可以使用静态(static)内存,存储于静态内存中的变量在程序的整个执行过程一直保留他们的值。
  2. 终止程序。
    正常终止main函数;也有可能是意外终止。

总结

以上就是今天要讲的内容,本文介绍了程序的环境,主要对程序的翻译环境进行了了解。

本文作者目前也是正在学习编程方面的知识,如果文章中的内容有错误或者不严谨的部分,欢迎大家在评论区指出也欢迎大家在评论区提问、交流。

最后,如果本篇文章对你有所启发的话,也希望可以多多支持作者,谢谢大家!

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