代码的编译连接与执行过程



1. 编译

一个源文件，经过编译系统的处理，生成目标文件的过程叫编译。a.cpp经过编译后在linux下会生成a.o这个目标文件。

目标文件主要用来描述程序在运行过程中需要放在内存中的内容，这些内容包括两大类——代码和数据。相应的目标文件也分成代码段和数据段。

代码段(.text)中的内容就是源文件中定义的一个个函数编译后得到的目标代码，a.o的代码段中应当包含main函数的代码。

数据段分为初始化的数据段(.data)和未初始化的数据段(.bss)。其中初始化的数据段中包括了那些在定义的同时设置了初值的静态生存期对象。其他静态生存期对象都放在未初始化的数据段中。

 

2. 连接

连接期间，需要将各个编译单元的目标文件和运行库当中被调用过的单元加以合并。运行库实际上就是一个个目标代码文件的集合，运行库的各个组成部分a.o…这样的目标代码具有相同的结构。经过合并后，不同编译单元的代码段和两类数据段就分别合并到一起了，程序在运行时代码和静态数据需要占据的内存空间就全部已知了，因此所有代码和数据都可以被分配确定的地址了。

连接的对象出了用户源程序生成的目标文件外，还有系统的运行库。例如，执行输入输出功能，调用sin，fabs这类标准函数，此外，系统运行库中还包括程序的引导代码。在执行main函数之前，程序需要执行一些初始化工作，在main函数返回后，需要通知操作系统程序执行完毕，这些都由运行库中的代码完成。

连接后生成的可执行文件主体，和目标文件一样，也是各个段的信息，只是可执行文件的代码段中所有指令的地址，都是有效地址了。

 

3. 执行

程序的执行以进程为单位，程序的一次动态执行过程称为一个进程。

程序是存储在磁盘上的，执行前，操作系统需要首先将它载入到内存中，并为它分配足够大的内存空间来容纳代码段和数据段，然后把文件中存放的代码段和初始化的数据段的内容载入其中。