谈谈c语言程序如何变成可执行文件

环境

在ANSI的任何一种实现中，存在两种不同的环境。
翻译环境：在这个环境里，源代码被转换为可执行的机器指令。
执行环境：用于实际执行代码。

翻译环境

• 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转成目标代码
• 各个目标文件由链接器捆绑在一起，形成一个单一而完整的可执行程序。
• 链接器同时也会引入标准c函数库中的任何被改程序所用到的函数。
  过程如下图所示
  
  实际上，翻译环境本身也有几个阶段组成：
  

编译

• 预编译阶段：在这个阶段主要进行一些文本操作，如处理预处理指令，删除注释，#define宏替换，条件编译。
  我们可以在linux平台下测试一下，在这个阶段会产生一个.i文件。
  首先写一个简单的程序，比如hello world，保存为test.c文件。
  使用如下代码：

gcc -E test.c -o test.i

此时会出现一个test.i文件，vim打开可以观察到里面的代码已经不再是原来的hello world了，这一步会将#include包含的文件全部复制过来。

• 编译阶段
  主要对代码进行解析，分析出语法错误词法错误，并且符号汇总。这一阶段完成后会形成.s文件，并且将c代码转成汇编语言。
  使用如下代码：

gcc -S test.i -o test.s

打开可以观察到：都是汇编代码。

- 汇编阶段
在这一阶段，会形成符号表。并且将汇编代码转换成机器指令，二进制序列。
使用如下代码

gcc -c test.s -o test.o

打开可以看到，全部都是一些我们看不懂的东西，其实就是二进制序列。

链接

链接这一阶段主要是合并段表，合并符号表和对符号表的重定位。
编译阶段结束后，会生成一个a.out的文件，这个就是我们说的可执行程序，中间产生的.i .s .o文件会被自动删除（可使用如上代码保留）。

./a.out

此时可以看到屏幕上已经打印了hello world了。

执行环境

• 首先，程序必须载入内存，这个任务由操作系统完成。在独立环境中，必须手工安排，比如通过把可执行代码置入只读内存（ROM）来完成。
• 接着，调用main函数。
• 执行程序代码，程序将使用一个运行时堆栈，用于存储函数的局部变量和返回地址，程序同时也可以使用静态内存，存储于静态内存中的变量在整个执行过程中将一直保留他们的值。
• 终止程序。可以是正常终止，也可能是出现错误自行中断。