编译器

Posted 2020-08-22

　　绝大部分摘自《程序员的自我修养》一书，侵删。

　　对于平常的的开发，我们很少关注到编译和链接的过程，因为我们通常在IDE中进行开发，而IDE会把编译和链接合在一起一步完成，称为构建(build)，就算我们使用命令行编译，也只用一行代码就能够完成非常复杂的过程，g++ hello.cpp 就能生成一个可供执行的exe文件。

　　而在平时的开发中，IDE提供的默认配置和强大功能掩盖了系统软件的运行机制，偶尔程序出现的莫名其妙的错误，我也只能被水淹没，不知所措。学一波编译器，希望能解决掉我exe运行不了的问题。。。

 

　　从源文件到可执行文件的操作分为四步：

　　　　1.预编译　　　　(.c/.cpp--->.i/.ii)

　　　　2.编译　　　　　(.i/.ii--->.s)

　　　　3.汇编　　　　　(.s--->.o)

　　　　4.链接　　　　　(.o--->.out)

 

　　1.预编译

　　　　.c和.cpp或.cxx被预编译后分别会生成.i或.ii文件，相当于:

　　　　　　gcc -E hello.c -o hello.i

　　　　或者

　　　　　　gcc hello.c>hello.i

　　　　在c语言中存在许多以#开头的语句，这些语句叫做预编译指令，例如: #include #define #if 等，而预编译的作用就是将这些内容全部处理掉：

                 1. 删除所有的#define 并将宏定义展开

　　　　　　2. 处理所有的条件预编译指令，如#if #ifdef #eif #else #endif

　　　　　　3. 处理#include ，将被包含文件插入改预编译指令的位置。这个过程递归进行，也就是说被包含文件还可能包含其他文件

　　　　　　4. 删除所有注释

　　　　　　5. 添加行号和文件名标识比如#2 "hello.c" 2 以便于编译器产生调试用的行号信息，编译产生错误时能显示行号　

　　　　　　6.保留所有的#pragma 编译器指令

　　　　我们可以通过查看预编译后的i文件来判断宏定义和头文件是否正确。

　　2.编译和汇编

　　　　编译器负责将你的高级语言转换为汇编语言，对预处理后的i文件进行词法分析、语法分析、语义分析、优化后生成汇编文件。

　　　　编译器会将表达式由扫描器(scanner)转化为记号，再由语法分析器(Grammar Parser)转换为语法树(Syntax Tree)（运算符的优先级就在这里体现出来，优先级越高所在层数越大，常量或变量的标识符在最深一层），接着由源码级优化器(Source Code Optimizer)在源代码级别进行优化，产生中间代码(Intermediate Code)，再由代码生成器(Code Generator)和目标代码优化器(Target Code Optimizer)产生汇编代码并进行优化并寻址，生成最后的目标文件，也就是一行行的汇编代码。