程序的环境

文章目录

• • @[TOC](文章目录)
• 前言
• 一、程序环境分类
• 二、翻译环境
• • 1.总体流程
  • 2.编译
  • • 2.1预编译
    • 2.2编译
    • 2.3汇编
  • 3.链接
• 三、运行环境
• 总结

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

在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 
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i<10; i++)
	{
		printf("%d ", i);
	}
	return 0;
}
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4. 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。
5. 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。
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