前言

程序环境是什么？我们都 "经历" 过，但不曾感知到 "他" 的存在。我们其实在不知不觉中早就已经接触到了程序环境…… 第一次创建了一个文件（test.c），敲下那句 "hello world"  随后保存后点击运行后编译出可执行文件（test.exe）时，其实就已经接触到了 "他" 了。

我们只是按下了运行，然后好像所有东西都像变魔术一样直接就产生了，这一切都似乎是理所当然的事。但是你是否思考过他是如何变成 "可执行程序" 的呢？在这一章，我们将简单地探讨一个 "源程序"是如何变成 "可执行程序" 的，作一个大概了解。

一、翻译环境和执行环境

0x00 ANSI C 标准

ANSI C是由美国国家标准协会（ANSI）及国际化标准组织（ISO）推出的关于C语言的标准。ANSI C 主要标准化了现存的实现， 同时增加了一些来自 C++ 的内容 （主要是函数原型） 并支持多国字符集 （包括备受争议的三字符序列）。

📚 ANSI C 几乎被所有广泛使用的编译器所支持，且多数C代码是在ANSI C基础上写的。

🔍 【百度百科】ANCI C 标准

0x01 程序的翻译环境和执行环境

📚 ANSI C 的任何一种实现中，存在两种不同的环境：

     ① 翻译环境：在该环境中，源代码被转换为可执行的机器指令。

     ② 执行环境：用于实际执行代码。

二、详解编译和链接

0x00 翻译环境

📚 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）

每个目标文件由链接器（linker）捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。

连接器同时也会引入标准C库函数中任何被该程序所用到的函数，且可以搜索程序员个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。

💬 举个例子：test.c、add.c、minu.c

0x01 编译本身的几个阶段

💬 举个例子：

① sum.c

int global_val = 2021;
void print(const char* string) {
    printf("%s\n", string);
}

② test.c

#include <stdio.h>
int main(void) {
    extern void print(char* string);
    extern int global_val;
    printf("%d\n", global_val);
    printf("Hello,World!\n");
    return 0;
}

1. 合并段表

2. 符号表的合并和符号表的重定位

隔离编译，一起链接。

📚 main.c

extern int sum(int, int);
int main(void) {
    sum(1, 2);
    return 0;
}

📚 sum.c

int sum(int num1, int num2) {
    return( num1 + num2);
}

🔑 解析图（VS2019）：

0x02 运行环境

📚 程序执行过程：

① 程序必须载入内存中。在有操作系统的环境中：程序的载入一般由操作系统完成。在独立环境中：程序的载入必须手工安排，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。接着便调用 main 函数。

③ 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），内存函数的局部变量和返回地址。程序同时也可以使用静态（staic）内存，存储与静态内存中的变量在整个执行过程中一直保留他们的值。

④ 终止程序。正常终止 main 函数（也有可能是意外终止）。

💬 举个例子：这段代码的执行过程

int Add(int x, int y) {
    return( x + y);
}
int main(void) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int ret = Add(a, b);
    return 0;
}

📚 这里还有一个概念：函数栈帧 （目前做简单了解，后续我将专门写一篇函数栈帧的讲解）

【百度百科】C语言中，每个栈帧对应着一个未运行完的函数。栈帧中保存了该函数的返回地址和局部变量。