2章 编译和链接

1. 从源码到可执行件: 4 步

    hello.c
    
    $ gcc hello.c
    $ ./a.out

    gcc 命令 是1层 wrap, 据不同参数 (-E / -S / -c 与 -o)
        调 cc1 (预编译编译器) / as (汇编器) / ld (链接器)
                
                
    (1) 预编译
        $ gcc -E hello.c -o hello.i
        
        5 规则
        ————————————————————————————————————————————————————    
        #define                 |   删 + 宏定义 展开
        ————————————————————————————————————————————————————    
        条件编译指令 #ifdef 等 |   处理
        ————————————————————————————————————————————————————    
        #include 预编译指令      |   递归 (多层包含) 插入 文件
        ————————————————————————————————————————————————————    
        #pragma                 |   保留 -> 给 Compiler 用
        ————————————————————————————————————————————————————    
        注释                  |   删
        ————————————————————————————————————————————————————    

    (2) 编译
    
        $ gcc -S hello.i -o hello.s
        $ ... cc1 hello.c
        
        // 预编译 + 编译
        $ gcc -S hello.c -o hello.s 
        
        6 步
        
            词法分析(扫描) / 语法分析 / 语义分析 / 
            源代码优化 / 代码生成 / 目标代码优化
            
    (3) 汇编
        
        $ gcc -c hello.s -o hello.o
        $ as hello.s -o hello.o
    
        // 预编译 + 编译 + 汇编
        $ gcc -c hello.c -o hello.c
    
    (4) 链接
    
        ld 

2. 编译器 做了什么

    array[index] = (index + 4) * (2 + 6)

    (1) 词法分析
    
        有限状态机 算法
            源码 -> 分割 -> `记号 (Token)`: 关键字 / 标识符 / 字面量 (数字, 字符串) / 特殊符号 ( + = )
        
        工具: lex
    
    (2) 语法分析
        
        上下文无关语法 
            => `语法树`: `表达式 (Expression)` 作 节点
        
        工具: yacc
        
    (3) 静态(编译期可确定)语义(含类型信息)分析
    
        1) 匹配 声明与类型
        2) 类型转换
    
    (4) 源码优化
    
        [1] 2 + 6 编译期可确定 -> 优化 为 8
        [2] 去掉不必要的 变量 t1, t3: 据 三地址码 x = y op z
    
        t1 = 2 + 6;
        t2 = index + 4;
        t3 = t2 * t1；
        array[index] = t3;
            |
            |/
        t2 = index + 4;
        t2 = t2 * 8;
        array[index] = t2;
    
    (5) 生成汇编代码
            
    (6) 优化汇编代码

        1) 位移 替 乘法
        2) 更合适的寻址
        3) 删多余指令

3. 链接器 比 编译器 早出现

(1) 机器指令 + 绝对地址 -> code 可能变动, 每次执行, 靠 coder 去 重定位

    ————————————————————————————————
     指令 addr  |     content
    ————————————————————————————————    
        0       |   0001 0100  第 1 条指令: 跳转指令 + 绝对地址 4
        .       |
        4       |   1000 0111  第 5 条指令: 程序 foo 的开始 
    ————————————————————————————————

(2) 汇编器 + 符号 (Symbol): 让 汇编器 去 重定位

    第1条汇编指令: jmp foo

(3) 模块: 一组 var + func -> 目标文件 .obj
    
    1) 模块间 通信 = 模块间 符号的引用: 函数调用 + 变量访问 
    
    2) 模块间拼合
        `定义/引用 符号的模块: 多/少 了一块区域` -> 两者 `拼接 : 链接`

4 静态链接 —— 模块拼装

重定位: 修正 指令对 other 模块 符号(func/var)地址 的 引用 (两者思路类似)

模块 main.o 调 func.o 中 foo()  
compiler 生成 main.o 时, 不知道 `call foo 指令` 中 `foo 地址`
    1) 先 搁置    
    2) link 时, 链接器 去 foo.o 查 foo 地址 -> 修正到 main.o

gcc 编译 (Build) 过程 分解.jpg 编译过程.jpg 语法分析 之 语法树.jpg 语义分析 之 语法树.jpg 源码优化 之 语法树.jpg 模块间拼合.jpg