C/C++ 程序执行的主要过程

预处理（Preprocessing）

• 任务：
  处理源代码中以 # 开头的预处理指令，包括：
  • 头文件包含（#include）：将头文件（如 stdio.h）的内容直接插入到源文件中。
  • 宏替换（#define）：将代码中的宏定义（如 #define PI 3.14）进行文本替换。
  • 条件编译（#ifdef #else #endif 等）：根据条件决定代码的保留或删除（例如，区分调试和发布版本的代码）。
• 输出：生成一个经过预处理的中间文本文件（仍为可读文本，但已展开所有预处理指令）。

编译（Compilation）

• 任务：
  将预处理后的代码转换为汇编语言代码。编译器会进行以下操作：
  • 词法分析：将代码分解成一个个单词（Token），例如识别关键字、变量名、操作符等。
  • 语法分析：检查代码是否符合 C/C++ 语法规则（如括号是否匹配、语句是否完整）。
  • 语义分析：检查代码的语义正确性（如变量是否先定义后使用、类型是否匹配）。
  • 中间代码生成与优化：生成中间表示代码，并进行优化（如删除无用代码、优化循环），最终转换为汇编语言。
• 输出：生成汇编代码文件（如 Helloworld.s）。

汇编（Assembly）

• 任务：
  汇编器（Assembler）将汇编语言代码转换为机器可识别的二进制目标文件（Object File，如 Helloworld.obj 或 Helloworld.o）。每个汇编指令会被映射为对应的机器码。
• 输出：生成二进制目标文件，此时文件中可能仍包含对其他函数（如标准库函数 printf）的未解析引用。

链接（Linking）

• 任务：
  链接器（Linker）将多个目标文件（包括自身代码生成的 .obj 和依赖的库文件）链接成一个可执行文件（如 Helloworld.exe）。分为两种方式：
  • 静态链接：将库函数的代码直接复制到可执行文件中，最终文件较大，但运行时无需依赖外部库。
  • 动态链接：仅记录对库函数的引用信息，运行时由操作系统加载对应的动态链接库（如 .dll 在 Windows 或 .so 在 Linux）。
    链接过程会解析目标文件中的外部符号引用（如解决 printf 的具体实现来自哪里）。
• 输出：生成可直接运行的可执行文件。

运行（Execution）

• 任务：
  操作系统加载可执行文件到内存中，创建进程，分配资源（如内存、文件句柄），然后执行程序的指令。程序从 main 函数开始执行，直到遇到 return 或 exit 等退出操作。

总结

C代码编译成可执行程序经过4步：
1）预处理：宏定义展开、头文件展开、条件编译等，同时将代码中的注释删除，这里并不会检查语法
2）编译：检查语法，将预处理后文件编译生成汇编文件
3）汇编：将汇编文件生成目标文件(二进制文件)
4）链接：C语言写的程序是需要依赖各种库的，所以编译之后还需要把库链接到最终的可执行程序中去

分步编译

预处理：gcc -E hello.c -o hello.i
编  译：gcc -S hello.i -o hello.s
汇  编：gcc -c hello.s -o hello.o
链  接：gcc    hello.o -o hello

一步编译

gcc hello.c -o demo（还是经过：预处理、编译、汇编、链接的过程）：