想听听 .c 到 .exe 的故事吗？

 欢迎来到 Claffic 的博客 💞💞💞                                👉 专栏：《C生万物 | 先来学C》👈

“ 石配树而华 ，树配石而坚 。”

前言：

在用C语言写代码前，我们会先创建一个或多个源文件（.c 文件），最终源文件会变成可执行文件（.exe 文件），你知道这期间经历了什么吗？听我细细讲解 ~

  本文入选全站综合热榜第 14 名

 

---

 

目录

🥰Part1. 程序的翻译环境和执行环境

😛Part2. 编译与链接

1.翻译环境

2. 编译的几个阶段

2.1 预编译

2.2 编译

2.3 汇编

3.链接

---

Part1. 程序的翻译环境和执行环境

在 ANSI C 的任何一种实现中，存在两个不同的环境：   第一 种是 翻译环境  ，在这个环境中 源代码被转换为可执行的机器指令 ； 第 二 种是 执行环境 ，它用于 实际执行代码 。

 简单的图示 

接下来我会给大家依次讲解这两个过程

Part2. 编译与链接

1.翻译环境

如图，每个 源文件 单独经过 编译器 处理，生成 目标文件 ，所有目标文件与 链接库 一起，在 链接器 的作用下生成 可执行文件 。

演示：

创建一个项目，在这个项目下创建三个源文件：

内容如下：

1. //test.c
2. #include<stdio.h>
4. extern Add(int, int);
5. extern Sub(int, int);
7. int main()
8. {
9. int a = 20;
10. int b = 30;
11. int c = Add(a, b);
12. int d = Sub(a, b);
14. printf("%d\n", c);
15. printf("%d\n", d);
17. return 0;
18. }

复制代码

1. //Add.c
2. int Sub(int x, int y)
3. {
4. return x + y;
5. }

复制代码

1. //Sub.c
2. int Add(int x, int y)
3. {
4. return x - y;
5. }

复制代码

运行后,

 查看 .exe 文件：

 查看 .obj 文件：

是不是与上述过程一样呢 

一些细节：

• 组成一个程序的每个源文件通过编译过程分别转换成目标代码（object code）；

• 每个目标文件由链接器（linker）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函数库中任何被该程序所用到的函数，而且它可以搜索程序员      个人的程序库，将其需要的函数也链接到程序中。

2. 编译的几个阶段

我们已经知道了，源文件变成可执行文件需要编译和链接两个过程，那么编译本身有哪些阶段呢？

我是图示 

由图示可看出：编译经历的阶段有 预编译 --> 编译 --> 汇编 

接下来细讲每个过程：

注：由于 VS2022 属于集成开发环境，不方便展示细节，

       所以接下来我会使用 Linux 环境下的 gcc 来演示编译和链接的过程。

为方便起见，我们只使用 test.c 和 Add.c 文件。

2.1 预编译

首先把刚才的代码写入文件：

这时我们只进行预编译

输入指令： gcc test.c -E  （-E 就是预编译后停下来）

回车

会发现 预编译的结果直接输出在屏幕上了：

 其实内容非常多，这里选取部分

我希望把 预编译的内容放在一个文件中 

输入指令： gcc test.c -E -o test.i 

 此时就多了一个 test.i 文件

对 Add.c 进行相同的操作   gcc Add.c -E -o Add.i 

打开相应的文件  vim test.i 

有足足800多行代码： 

这时会问了： 为什么预编译后出现了这么多代码？ 

回想一下，我们的 test.c 里面有什么内容来着？

 #include 

没错，就是引了头文件，可以理解为： 在预编译过程中将相关的头文件进行了展开 

于是就有了预编译的第一条操作：

• 头文件的包含

接下来我在 test.c 文件中加入以下代码： 

重新预编译 test.c 到 test.i 中：

 可以发现：MAX被替换，注释也消失了；

• define 定义符号的替换

• 注释删除

小总结：

预编译阶段中进行的操作：

• 头文件的包含

• define 定义符号的替换

• 注释删除

      都属于 文本操作

2.2 编译

我们接下来要做的就是让预编译后的文件只进行编译操作

输入指令： gcc test.i -S 

可见生成了一个 test.s 的文件

打开 test.s :

可见里面是一些 汇编代码 

其实这就是编译阶段的主要操作：

• 把C语言代码翻译成汇编代码

再深入些，

翻译的过程有：

1. 语法分析

2. 词法分析

3. 语义分析

4. 符号汇总

其实前三个过程比较好理解，就像我们读英语一样，要把英语转换成中文来理解。像这些分析，其实就是把C语言代码转换成汇编能理解的代码。

符号汇总就比较特殊，这里拿出细讲：

符号汇总，其实就是 把一个文件中那些全局的符号汇总到一起 

比如：

红色方块部分是汇总出的符号

 某种意义上，汇总的符号是函数的符号。那这有什么用呢？先不急，接着看。

2.3 汇编

进一步，令编译后的文件只进行汇编操作

输入指令： gcc test.s -c 

又出现了新的 test.o 文件 

打开 test.o ：

嗯，看不懂。

其实是 二进制 啦 ~ 当然看不懂

那么 汇编的操作 也显而易见了：

• 把汇编指令翻译成二进制指令 

其中又有一个重要的过程： 形成符号表 

我们说了看不懂，那谁能帮我们看懂呢？

在 Linux环境下：

test.o 和可执行文件的格式是 elf ，理应， readelf 可以读

输入命令： readelf test.o -s 

这不，汇总的符号就出现了。

形成符号表，其实就是把汇总出的符号赋予一个临时地址

3.链接

链接链接，通俗来讲就是把多个文件连接起来

链接进行的操作：

• 合并段表

• 符号表的合并和重定位

合并段表解释：

前面提到 .o 文件和可执行文件都是 elf 格式，elf 格式本身具有段，

.o 文件在形成可执行文件的过程中会把相对应的段合并

                                图示

 符号表的合并和重定位：

前面提到了形成符号表，并赋予了一个临时地址，

它们最终会 合并 到一起

对于出现一次的符号来说，地址可以直接用临时赋予的地址；

而对于出现多次的符号来说，地址不统一，就需要 重新定位 。

                                           图示

---

总结：

听了 .c 到 .exe 的故事，是不是感觉 .c 到 .exe 道路有些艰辛呢？

一图总结 

码文不易 

如果你觉得这篇文章还不错并且对你有帮助，不妨支持一波哦  💗💗💗