C/C++从源码到可执行程序的过程讲解

C/C++源码生成平台下的可执行文件，需要经过3个步骤：预处理、编译、链接。

1. 预处理

将宏、条件编译指令、头文件包含等指令进行展开。也就是说，这是一个代码替换的工作。

C/C++源码经预处理后，不再存在各种宏指令。但展开后依然是代码的形式，是人可读的。

2. 编译

将C/C++代码翻译成汇编代码，然后翻译成平台的机器代码。最终会生成一个与cpp文件同名的目标文件，其后缀名为.o或者.obj。目标文件以二进制形式存在。

通常一个目标文件有两个段：

① 代码段

② 数据段

这一步工作量最大，也是最耗费时间的一步。

3. 链接

将3中生成的目标文件与各种所需的库文件进行链接，生成平台可执行文件。

链接器除了将目标文件与库文件进行链接，还负责未解决符号的链接。未解决符号指extern等关键字修饰的符号。

链接分为两种：

① 内部链接：若一个名称(变量或者函数)对于它的编译单元(cpp)来说是局部的，且在链接时不与其他编译单元相同的名称冲突，那么该名称有内部链接。

② 外部链接：若一个名称(变量或者函数)在链接时可以与其他编译单元(cpp)交互，那么该名称具有外部链接。

由上可知，由于.h文件会被多个编译单元(即.cpp)包含，若.h中有定义，那么每个包含这个.h文件的编译单元都会对同一个符号进行定义，若该符号为外部链接，那么该定义为所有编译单元可见，从而会导致duplicatedexternal symbols链接错误(注意这是个链接错误)。故若头文件中要进行定义，那么必须保证定义的符号只有内部链接。

C++特点：

对于C++而言，一个编译单元指一个.cpp文件和它所include的所有.h文件。 预处理时，.h中的代码会替换#include指令，从而扩充到.cpp中。

然后编译器编译该.cpp文件，生成一个.obj文件，这就是二进制的目标文件。

当编译器将所有.cpp都编译完成后，链接器将目标文件与库文件进行链接，生成一个.exe文件或者库文件。

VisualStudio的工作：

VisualStudio是一个开发工具集，对于C/C++程序而言，它集成了编译器和链接器。

1. VisualStudio读取配置，确定标准函数库与头文件。包括环境变量中的路径。

2. VisualStudio确定源代码之间的依赖关系。

所谓依赖关系，是指B文件引用了A文件，那么就必须先编译A，再编译B。故根据依赖关系，编译器必须满足：

① 只有A编译完成后，B的编译才可以开始

② 当A变化后，B会被重新编译

实际上，编译顺序被保存在configure脚本所生成的makefile文件中。这就是为什么编译时要先运行configure。

可知，确定编译顺序的同时，编译所用到的头文件也确定了。

3. VisualStudio进行预编译头文件的编译

4. VisualStudio进行预处理，替换掉各种宏命令

5. VisualStudio进行编译，将源码转换为汇编代码，然后转换为目标代码(机器码)

6. VisualStudio进行链接。若为静态链接，将函数库复制到可执行文件目录下；若为动态链接，则只在运行时动态调用。

注意静态链接复制函数库这样的操作需要人为进行，VisualStudio无法自动进行。

这就是为什么需要人为复制库文件到生成的可执行目录下。而且程序的清理等操作也不会影响到可执行目录下的这些库文件。