c編譯器通識(shí)篇，c編譯器之編譯器是如何工作的(上篇)

c編譯器的問世是程序界的里程碑之一，沒有c編譯器，c程序?qū)o法運(yùn)行。由此可見，c編譯器尤為重要。為增進(jìn)大家對(duì)c編譯器的了解，本文將帶來c編譯器的通識(shí)篇，以使大家能夠了解編譯器的運(yùn)行過程。此外，本文僅為上篇，剩余內(nèi)容將在后期文章中補(bǔ)充講解。如果你對(duì)本文即將探討的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀。

一、編譯器介紹

簡(jiǎn)單講，編譯器就是將“一種語言(通常為高級(jí)語言)”翻譯為“另一種語言(通常為低級(jí)語言)”的程序。一個(gè)現(xiàn)代編譯器的主要工作流程：源代碼 (source code) → 預(yù)處理器 (preprocessor) → 編譯器 (compiler) → 目標(biāo)代碼 (object code) → 鏈接器 (Linker) → 可執(zhí)行程序(executables)

二、編譯器的種類

編譯器可以生成用來在與編譯器本身所在的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)(平臺(tái))相同的環(huán)境下運(yùn)行的目標(biāo)代碼，這種編譯器又叫做“本地”編譯器。另外，編譯器也可以生成用來在其它平臺(tái)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼，這種編譯器又叫做交叉編譯器。交叉編譯器在生成新的硬件平臺(tái)時(shí)非常有用?！霸创a到源碼編譯器”是指用一種高級(jí)語言作為輸入，輸出也是高級(jí)語言的編譯器。例如：自動(dòng)并行化編譯器經(jīng)常采用一種高級(jí)語言作為輸入，轉(zhuǎn)換其中的代碼，并用并行代碼注釋對(duì)它進(jìn)行注釋(如OpenMP)或者用語言構(gòu)造進(jìn)行注釋(如FORTRAN的DOALL指令)。

三、編譯器工作原理

編譯是從源代碼(通常為高級(jí)語言)到能直接被計(jì)算機(jī)或虛擬機(jī)執(zhí)行的目標(biāo)代碼(通常為低級(jí)語言或機(jī)器語言)的翻譯過程。然而，也存在從低級(jí)語言到高級(jí)語言的編譯器，這類編譯器中用來從由高級(jí)語言生成的低級(jí)語言代碼重新生成高級(jí)語言代碼的又被叫做反編譯器。也有從一種高級(jí)語言生成另一種高級(jí)語言的編譯器，或者生成一種需要進(jìn)一步處理的的中間代碼的編譯器(又叫級(jí)聯(lián))。

典型的編譯器輸出是由包含入口點(diǎn)的名字和地址，以及外部調(diào)用(到不在這個(gè)目標(biāo)文件中的函數(shù)調(diào)用)的機(jī)器代碼所組成的目標(biāo)文件。一組目標(biāo)文件，不必是同一編譯器產(chǎn)生，但使用的編譯器必需采用同樣的輸出格式，可以鏈接在一起并生成可以由用戶直接執(zhí)行的EXE，

所以我們電腦上的文件都是經(jīng)過編譯后的文件。

四、編譯器的工作過程

源碼要運(yùn)行，必須先轉(zhuǎn)成二進(jìn)制的機(jī)器碼，這是編譯器的任務(wù)。比如，下面這段源碼(假定文件名叫做test.c)。

#include 《stdio.h》

int main(void)

{

fputs(“Hello， world!\n”， stdout);

return 0;

}

要先用編譯器處理一下，才能運(yùn)行。

$ gcc test.c

$ 。/a.out

Hello， world!

對(duì)于復(fù)雜的項(xiàng)目，編譯過程還必須分成三步。

$ 。/configure

$ make

$ make install

本文將介紹編譯器的工作過程，也就是上面這三個(gè)命令各自的任務(wù)。我主要參考了Alex Smith的文章《Building C Projects》。需要聲明的是，本文主要針對(duì)gcc編譯器，也就是針對(duì)C和C++，不一定適用于其他語言的編譯。

1.第一步 配置(configure)

編譯器在開始工作之前，需要知道當(dāng)前的系統(tǒng)環(huán)境，比如標(biāo)準(zhǔn)庫在哪里、軟件的安裝位置在哪里、需要安裝哪些組件等等。這是因?yàn)椴煌?jì)算機(jī)的系統(tǒng)環(huán)境不一樣，通過指定編譯參數(shù)，編譯器就可以靈活適應(yīng)環(huán)境，編譯出各種環(huán)境都能運(yùn)行的機(jī)器碼。這個(gè)確定編譯參數(shù)的步驟，就叫做“配置”(configure)。

這些配置信息保存在一個(gè)配置文件之中，約定俗成是一個(gè)叫做configure的腳本文件。通常它是由autoconf工具生成的。編譯器通過運(yùn)行這個(gè)腳本，獲知編譯參數(shù)。

configure腳本已經(jīng)盡量考慮到不同系統(tǒng)的差異，并且對(duì)各種編譯參數(shù)給出了默認(rèn)值。如果用戶的系統(tǒng)環(huán)境比較特別，或者有一些特定的需求，就需要手動(dòng)向configure腳本提供編譯參數(shù)。

$ 。/configure --prefix=/www --with-mysql

上面代碼是php源碼的一種編譯配置，用戶指定安裝后的文件保存在www目錄，并且編譯時(shí)加入mysql模塊的支持。

2.第二步 確定標(biāo)準(zhǔn)庫和頭文件的位置

源碼肯定會(huì)用到標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)(standard library)和頭文件(header)。它們可以存放在系統(tǒng)的任意目錄中，編譯器實(shí)際上沒辦法自動(dòng)檢測(cè)它們的位置，只有通過配置文件才能知道。

編譯的第二步，就是從配置文件中知道標(biāo)準(zhǔn)庫和頭文件的位置。一般來說，配置文件會(huì)給出一個(gè)清單，列出幾個(gè)具體的目錄。等到編譯時(shí)，編譯器就按順序到這幾個(gè)目錄中，尋找目標(biāo)。

3.第三步 確定依賴關(guān)系

對(duì)于大型項(xiàng)目來說，源碼文件之間往往存在依賴關(guān)系，編譯器需要確定編譯的先后順序。假定A文件依賴于B文件，編譯器應(yīng)該保證做到下面兩點(diǎn)。

編譯順序保存在一個(gè)叫做makefile的文件中，里面列出哪個(gè)文件先編譯，哪個(gè)文件后編譯。而makefile文件由configure腳本運(yùn)行生成，這就是為什么編譯時(shí)configure必須首先運(yùn)行的原因。

在確定依賴關(guān)系的同時(shí)，編譯器也確定了，編譯時(shí)會(huì)用到哪些頭文件。

以上便是此次小編帶來的“c編譯器”相關(guān)內(nèi)容，希望大家對(duì)本文講解的內(nèi)容具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!