c编译器通识篇，c编译器之编译器是如何工作的(下篇)

c编译器每天都在被使用，但对c编译器十分了解的人却不多，而对c编译器编译过程有所认知的朋友更是少之又少。在上篇文章中，小编对c编译器的工作过程有所讲解。本文中，为继续增进大家对c编译器的讲解，将对编译器工作过程的余下步骤予以阐述。如果你对本文即将探讨的内容存在一定兴趣，不妨继续往下阅读。

本文承接上一篇文章而谈，将直接探讨编译工作过程的第四步，如果对前三步有疑惑的朋友，可以参阅前文。

1.第四步 头文件的预编译(precompilation)

不同的源码文件，可能引用同一个头文件(比如stdio.h)。编译的时候，头文件也必须一起编译。为了节省时间，编译器会在编译源码之前，先编译头文件。这保证了头文件只需编译一次，不必每次用到的时候，都重新编译了。

不过，并不是头文件的所有内容，都会被预编译。用来声明宏的#define命令，就不会被预编译。

2.第五步 预处理(Preprocessing)

预编译完成后，编译器就开始替换掉源码中bash的头文件和宏。以本文开头的那段源码为例，它包含头文件stdio.h，替换后的样子如下。

为了便于阅读，上面代码只截取了头文件中与源码相关的那部分，即fputs和FILE的声明，省略了stdio.h的其他部分(因为它们非常长)。另外，上面代码的头文件没有经过预编译，而实际上，插入源码的是预编译后的结果。编译器在这一步还会移除注释。

这一步称为“预处理”(Preprocessing)，因为完成之后，就要开始真正的处理了。

3.第六步 编译(CompilaTIon)

预处理之后，编译器就开始生成机器码。对于某些编译器来说，还存在一个中间步骤，会先把源码转为汇编码(assembly)，然后再把汇编码转为机器码。

下面是本文开头的那段源码转成的汇编码。

这种转码后的文件称为对象文件(object file)。

4.第七步 连接(Linking)

对象文件还不能运行，必须进一步转成可执行文件。如果你仔细看上一步的转码结果，会发现其中引用了stdout函数和fwrite函数。也就是说，程序要正常运行，除了上面的代码以外，还必须有stdout和fwrite这两个函数的代码，它们是由C语言的标准库提供的。

编译器的下一步工作，就是把外部函数的代码(通常是后缀名为.lib和.a的文件)，添加到可执行文件中。这就叫做连接(linking)。这种通过拷贝，将外部函数库添加到可执行文件的方式，叫做静态连接(static linking)，后文会提到还有动态连接(dynamic linking)。

make命令的作用，就是从第四步头文件预编译开始，一直到做完这一步。

5.第八步 安装(Installation)

上一步的连接是在内存中进行的，即编译器在内存中生成了可执行文件。下一步，必须将可执行文件保存到用户事先指定的安装目录。

表面上，这一步很简单，就是将可执行文件(连带相关的数据文件)拷贝过去就行了。但是实际上，这一步还必须完成创建目录、保存文件、设置权限等步骤。这整个的保存过程就称为“安装”(Installation)。

6.第九步 操作系统连接

可执行文件安装后，必须以某种方式通知操作系统，让其知道可以使用这个程序了。比如，我们安装了一个文本阅读程序，往往希望双击txt文件，该程序就会自动运行。

这就要求在操作系统中，登记这个程序的元数据：文件名、文件描述、关联后缀名等等。Linux系统中，这些信息通常保存在/usr/share/applications目录下的.desktop文件中。另外，在Windows操作系统中，还需要在Start启动菜单中，建立一个快捷方式。

这些事情就叫做“操作系统连接”。make install命令，就用来完成“安装”和“操作系统连接”这两步。

7.第十步 生成安装包

写到这里，源码编译的整个过程就基本完成了。但是只有很少一部分用户，愿意耐着性子，从头到尾做一遍这个过程。事实上，如果你只有源码可以交给用户，他们会认定你是一个不友好的家伙。大部分用户要的是一个二进制的可执行程序，立刻就能运行。这就要求开发者，将上一步生成的可执行文件，做成可以分发的安装包。

所以，编译器还必须有生成安装包的功能。通常是将可执行文件(连带相关的数据文件)，以某种目录结构，保存成压缩文件包，交给用户。

8.第十一步 动态连接(Dynamic linking)

正常情况下，到这一步，程序已经可以运行了。至于运行期间(runtime)发生的事情，与编译器一概无关。但是，开发者可以在编译阶段选择可执行文件连接外部函数库的方式，到底是静态连接(编译时连接)，还是动态连接(运行时连接)。所以，最后还要提一下，什么叫做动态连接。

前面已经说过，静态连接就是把外部函数库，拷贝到可执行文件中。这样做的好处是，适用范围比较广，不用担心用户机器缺少某个库文件;缺点是安装包会比较大，而且多个应用程序之间，无法共享库文件。动态连接的做法正好相反，外部函数库不进入安装包，只在运行时动态引用。好处是安装包会比较小，多个应用程序可以共享库文件;缺点是用户必须事先安装好库文件，而且版本和安装位置都必须符合要求，否则就不能正常运行。

以上便是此次小编带来的“c编译器”相关内容，通过本文，希望大家对编译器工作过程的这几个步骤具备一定的认知。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!