Linux系統(tǒng)下C/C++的編譯流程與步驟

編譯流程分為四個階段：預處理、編譯、匯編、鏈接

以Linux系統(tǒng)下g++編譯為例：

通過g++的選項可以查看過程中的每一步

預處理：處理一些#號定義的命令或語句（如#define、#include、#ifdef等），生成.i文件

編譯：進行詞法分析、語法分析和語義分析等，生成.s的匯編文件

匯編：將對應的匯編指令翻譯成機器指令，生成二進制.o目標文件

鏈接：鏈接分為兩種

靜態(tài)鏈接

在鏈接期，將靜態(tài)鏈接庫中的內(nèi)容直接裝填到可執(zhí)行程序中。

在程序執(zhí)行時，這些代碼都會被裝入該進程的虛擬地址空間中。

動態(tài)鏈接

在鏈接期，只在可執(zhí)行程序中記錄與動態(tài)鏈接庫中共享對象的映射信息。

在程序執(zhí)行時，動態(tài)鏈接庫的全部內(nèi)容被映射到該進程的虛擬地址空間。其本質(zhì)就是將鏈接的過程推遲到運行時處理

擴展：

01 為什么要有靜態(tài)鏈接？

在我們的實際開發(fā)中，不可能將所有代碼放在一個源文件中，所以會出現(xiàn)多個源文件，而且多個源文件之間不是獨立的，而會存在多種依賴關系，如一個源文件可能要調(diào)用另一個源文件中定義的函數(shù)，但是每個源文件都是獨立編譯的，即每個.c文件會形成一個.o文件，為了滿足前面說的依賴關系，則需要將這些源文件產(chǎn)生的目標文件進行鏈接，從而形成一個可以執(zhí)行的程序。這個鏈接的過程就是靜態(tài)鏈接

由很多目標文件進行鏈接形成的是靜態(tài)庫，反之靜態(tài)庫也可以簡單地看成是一組目標文件的集合，即很多目標文件經(jīng)過壓縮打包后形成的一個文件

02 靜態(tài)鏈接的優(yōu)缺點缺點：

浪費空間，因為每個可執(zhí)行程序中對所有需要的目標文件都要有一份副本，如果運行多個程序并且這些程序都對同一個目標文件有依賴，那么目標文件在內(nèi)存中就會存在多個副本；

更新困難，因為每當一個依賴文件的代碼修改了，這個時候就需要全部重新編譯鏈接形成新的可執(zhí)行程序。

優(yōu)點：

運行速度快并且不依賴外部環(huán)境，因為在可執(zhí)行程序中已經(jīng)具備了所有執(zhí)行程序所需要的任何東西，在執(zhí)行的時候運行速度快。

注意：我們知道，鏈接器在鏈接靜態(tài)鏈接庫的時候是以目標文件為單位的。比如我們引用了靜態(tài)庫中的printf()函數(shù)，那么鏈接器就會把庫中包含printf()函數(shù)的那個目標文件鏈接進來，如果很多函數(shù)都放在一個目標文件中，很可能很多沒用的函數(shù)都被一起鏈接進了輸出結果中。由于運行庫有成百上千個函數(shù)，數(shù)量非常龐大，每個函數(shù)獨立地放在一個目標文件中可以盡量減少空間的浪費，那些沒有被用到的目標文件就不要鏈接到最終的輸出文件中。

03 為什么要有動態(tài)鏈接？

為了解決靜態(tài)鏈接中提到的兩個問題，一方面是空間浪費，另外一方面是更新困難。

流程簡介：

假設現(xiàn)在有兩個程序program1.o和program2.o，這兩者共用同一個庫lib.o,假設首先運行程序program1，系統(tǒng)首先加載program1.o，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)program1.o中用到了lib.o，即program1.o依賴于lib.o，那么系統(tǒng)接著加載lib.o，如果program1.o和lib.o還依賴于其他目標文件，則依次全部加載到內(nèi)存中。當program2運行時，同樣的加載program2.o，然后發(fā)現(xiàn)program2.o依賴于lib.o，但是此時lib.o已經(jīng)存在于內(nèi)存中，這個時候就不再進行重新加載，而是將內(nèi)存中已經(jīng)存在的lib.o映射到program2的虛擬地址空間中，從而進行鏈接.

04 動態(tài)鏈接的優(yōu)缺點優(yōu)點：

節(jié)約內(nèi)存：即使需要每個程序都依賴同一個庫，但是該庫不會像靜態(tài)鏈接那樣在內(nèi)存中存在多分，副本，而是這多個程序在執(zhí)行時共享同一份副本；

更新方便：更新時只需要替換原來的目標文件，而無需將所有的程序再重新鏈接一遍。當程序下一次運行時，新版本的目標文件會被自動加載到內(nèi)存并且鏈接起來，程序就完成了升級的目標。

缺點：

性能略差：因為把鏈接推遲到了程序運行時，所以每次執(zhí)行程序都需要進行鏈接，所以性能會有一定損失。

依賴外部環(huán)境：因為把鏈接推遲到了程序運行時，所以要保證程序運行時外部的庫存在且內(nèi)容正確無誤。

審核編輯：郭婷