《读书笔记》程序员的自我修养之编译和链接
对于经典的Hello world，程序是如何运行的呢？
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello World ");
return 0;
}
对于GCC编译器，程序运行分为以下四个过程：
预编译（Prepressing）--à编译（Compilation）--à汇编（Assembly）--à链接（Linking）
预编译
预编译是将.C文件预编译成.i文件
$gcc –E hello.c –o hello.i
或
$cpp hello.c > hello.i
注：‘-E’选项表示只进行预编译；cpp是预编译器
预编译过程主要处理源代码文件中的以“#”开始的预编译指令（“#include”，“#define”等）。主要处理规则如下：
- 把所有的宏展开，删除所有的“#define”；
- 处理所有的条件编译（“#if”，“ifdef”，“#elif”，“#else”，“#endif”）；
- 处理“#include”预编译指令，将被包含的文件插入到该预编译指令位置；
- 删除所有注释“//”和“/* */”；
- 添加行号和文件名标识（这就是为什么程序报错时会显示错误代码行号）；
- 保留所有编译命令#pragma（留给编译器使用）。
编译
编译是整个过程的核心，也是最复杂部分之一。包括词法分析、语法分析、语义分析、源代码优化，生成汇编代码。
编译过程命令如下：
$gcc –S hello.i –o hello.s
目前的GCC版本将预编译和编译过程合二为一，使用一个叫做ccl的程序来完成这两个过程。
可直接调用ccl来完成预编译和编译过程，如下：
$ /user/lib/gcc/i486–linux–gnu/4.1/ccl hello.c
或者
$gcc –S hello.c –o hello.s
汇编
汇编器（as）是将汇编代码转变为机器可执行的指令（汇编指令和机器指令的对照表一一翻译）
汇编过程如下：
$as hello.s –o hello.o
或者
$gcc –c hello.s –o hello.o
或者
$gcc –c hello.c –o hello.o
链接
链接的过程是链接器（ld）将目标文件（.o文件）变为可执行文件（.exe）的过程。
链接过程是一个复杂的过程，相当复杂！！！
$ld -static crt1.o crti.o crtbeginT.o hello.o -start-group -lgcc -lgcc_eh -lc-end-group crtend.o crtn.o
看了上面的命令，为什么要将一大堆的文件链接起来才可以得到可执行文件？？
且看后面的静态链接与动态链接篇幅。
上面分析了一段程序的执行过程，下面具体看看编译器到底做了什么工作。
编译过程一般可以分为6步：扫描（词法分析）、语法分析、语义分析、源代码优化、代码生成和目标代码优化。
1、扫描器（Scanner）的任务就是进行简单的词法分析，运用一种类似于有限状态机（Finite State Machine）的算法将源代码的字符序列分割成一系列的记号（Token）。词法分析产生的记号一般有以下几类：关键字、标识符、字面量（包含数字、字符串等）和特殊符号（如加号、等号）。扫描的过程由lex程序完成。
2、语法分析器（Grammar Parser）将对由扫描器产生的记号进行语法分析，从而产生语法树（Syntax Tree）。简单来讲，由语法分析器生成的语法树就是以表达式（Expression）为节点的树。语法分析的过程由yacc工具完成。
3、语义分析由语义分析器（Semantic Analyzer）来完成。
----编译器所能分析的语义是静态语义，与之对应的动态语义只有在运行期才能确定。
----静态语义通常包括声明和类型的匹配，类型的转换。
----经过语义分析后，语法分析生成的语法树的表达式都被标识了类型，如果有些类型需要隐式转换，语义分析程序会在语法树中插入相应的转换节点。
4、源代码优化器对源代码进行优化，但直接在语法树上作优化比较困难，往往是将整个语法树转换成中间代码进行优化。
中间代码使得编译器分为前端和后端：前端负责产生机器无关的中间代码；后端负责将中间代码转换成目标机器代码。
5、目标代码优化器将上述生成的目标机器代码进行优化，比如选择合适的寻址方式、使用位移代替乘法运算、删除多余的指令等。
编译器忙活了半天，可生成的目标代码中，我们还不知道函数访问所要的目标函数的地址，变量访问所要的目标变量的地址，这可咋办呢？？
其实目标函数访问也好，变量访问也好，这都可以归结为一种方式，就是所谓的模块间符号的引用。
人们把每个源代码模块独立地编译，然后按照需要将它们组装起来，这个组装模块的过程就是“链接”。
链接的主要内容就是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确衔接。
链接过程主要包括地址和空间分配、符号决议和重定位。