【C/C++】程序实现的两大环境(翻译环境&执行环境)

简介: 【C/C++】程序实现的两大环境(翻译环境&执行环境)

目录


翻译环境

预处理

编译

汇编

链接

执行环境


前言


在标准C的任何一种实现中,都存在两个不同的环境:

1.翻译环境:在这个环境中,源代码被翻译成为可执行的机器指令。

2.执行环境:用于执行实际的代码

image.pngVS2022中,我们写好代码之后,Ctrl+F5好像直接出来我们想要的结果,貌似并没有看到这些复

杂的过程。其实是因为VS2022已经被包装的相当完善,为了快捷方便这些步骤几乎是一气呵成。

所以,博主在浅浅地学习了一下Linux操作,为大家展示一下细致的过程。


正文


翻译环境


首先创建一个源文件test.c,写下一个简单的代码:

1.png

利用gcc编译器搭配不同的命令选项,可以查看编译期间每一步发生了什么。


预处理


预处理阶段需要完成的操作:

1.头文件的包含

2.注释的删除

3.#define符号的替换

image.png

gcc -E 在预处理完成之后就停下来,预处理之后产生的结果都放在test.i的文件中。

111.png

cat -n 查看test.i文件,并为每一行编上行号。

image.pngimage.png

test.i文件中,包含852行代码,文件的末尾几行正式我刚刚所写的内容。

那么不难猜到,上面836test.s行代码应该都是包含头文件的内容。


编译


把C语言代码转化为了汇编代码。包含:

1.语法分析

2.词法分析

3.语义分析

4.符号汇总

image.png

gcc -s 在 编译完成之后就停下来,结果保存在test.s中。

image.png

cat -n 阅读test.stest.s

image.png

只展示一部分,这些是C语言被翻译为汇编语言。


汇编


把汇编指令转化为二进制指令,形成符号表。

22.png

gcc -c 汇编完成之后就停下来,结果保存在test.o文件中。

ps:  指令ls:展示当前目录下的文件

222.png

readelf -s 阅读二进制文件test.o,并显示符号表中的内容。

2222.png

虽然可能看不太懂,但是里面依旧有我们熟悉的字眼。


链接


1.合并段表

2.符号表的合并和重定位

如果是一个含有多文件的程序,每个.c文件都会生成一个自己的符号表,链接的过程就是将这些符号表汇总合并。


执行环境


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,一般由操作系统来完成;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,这个时候程序将进行一个运行时堆栈,存储函数的局部变量和返回值地址。程序同时也可以使用静态内存,存储于静态内存中的变量在程序执行的这个过程一直保留他们的值

4.终止程序。正常终止程序,也有可能是异常终止。


本文参考书籍:《程序员的自我修养》

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