【轉載】C++編譯過程

C++編譯過程 

C++ 編譯過程
在介紹編譯器以前，先簡單地說一下 C++ 的編譯過程，以便理解編譯器的工做。
編譯（compiling）並不意味着只建立僅僅一個可執行文件。建立一個可執行文件是一個多級過程，其中最重要的過程是預處理（preprocessing），編譯（compliation）和連接（linking）。從源代碼文件到一個可執行文件的整個過程，最好的說法是 build（中文翻譯的話，有叫生成，有叫編譯連接，也有叫構建）。compiling 僅僅是 build 過程的一部分，但你常常會碰到許多人把 compile 指代整個過程。一般狀況下，你不須要爲這幾個過程運行單獨的命令，編譯器本身會調用，如預處理器。

2.1 預處理
build 過程的第一步就是編譯器運行 C 預處理器，目的是對代碼文件進行文本上的處理。它會處理頭文件包含指令（#include），條件編譯指令（#ifdef……#endif）和宏（#define），這些指令叫作預處理指令，都以井字符 # 開頭。編譯器自己是絕對看不到這些預處理指令的。
好比：

#include <iostream>
這句代碼會告訴預處理指令，要把 iostream 的文件內容抓去到當前文件，你每包含一個頭文件，它就會把這個頭文件的內容粘貼到這個文件中，而後把 #include 指令移除。

#define MY_NAME "Alex"
宏就是一個被其它內容（可能比較複雜）替換掉的字符串內容，此時預處理器會把下面的代碼：

cout << "Hello" << MY_NAME << endl;
展開成：

cout << "Hello" << "Alex" << endl;
因爲預處理器在編譯器以前處理代碼，它也能夠用來移除代碼——有時，你會要在代碼裏執行某些測試代碼。你能夠告訴預處理器，若是定義了某個宏，則包含某些代碼。而後，若是你想執行這個代碼，就定義這個宏，不然就移除掉這個宏的定義。

#include <iostream> 
#define DEBUG 

using namespace std; 

int main() { 
int x; 
int y; 
cout << "Enter value for x: "; 
cin >> x; 
cout << "Enter value for y: "; 
cin >> y; 
x *= y; 

#ifdef DEBUG 
cout << "x: " << x << '\n' << "y: "<< y; 
#endif  
}

 

若是你不想執行變量的打印，那麼只需簡單註釋掉 #define DEBUG 就行。
一樣地，你也能夠用 #ifndef 來改變條件——若是沒有定義……這個方法一般用在引入多個頭文件的時候。

2.2 編譯
編譯意味着把一個源文件（.cpp）轉變成一個對象文件（object，.o 或 .obj）。
一個對象文件會把你程序裏的每個函數，封裝成一個計算機處理器能理解的形式——機器指令（machine language instructions）。每個源文件都是單獨編譯過的，即對象文件包含的機器代碼都是編譯過的源代碼。好比，你有三個源文件，通過編譯，生成了三個對象文件，每個對象文件都包含了各自對應的機器代碼。
但你還不能運行它們，這時候，就須要連接器了。

2.3 連接
連接（Linking），是把一堆對象文件和庫（有時也可能僅僅是一個對象文件，但也須要連接）建立成一個單獨的可執行文件（好比 .exe 或 .dll）。
連接器經過一種適當的格式建立一個可執行的文件，並傳遞每一個獨立的對象文件內容到一個可執行的結果。連接器也處理含有對象文件源代碼以外的其它函數的引用，好比 C++ 標準庫裏的函數。當你調用了一個 C++ 標準庫的函數，如 cout << 「Hi」，你就在使用一個本身代碼中沒有定義的函數，它被定義在一個相關的對象文件中，但這是由編譯器提供的，並不屬於你。在編譯時，編譯器知道這個函數是有效的，由於你引出了 iostream 頭文件，但因爲這個函數不是 cpp 文件的一部分，編譯器就會在調用樹（call tree）留下一個存根（stub），連接器會遍歷對象文件，針對每個存根，它會找到正確的函數地址，而後從已連接過的其它對象文件中，用正確的地址替換掉對應的存根。
這個過程有時也叫作修正（fixup）。當你把你的程序分離成多個源文件時，你就會利用連接器來修正全部在源文件中調用過的函數。若是連接器找不到這個函數的位置，它就會生成一個 undefined function error，即使代碼被編譯器經過了，也不意味着代碼是正確的。連接器是首先以全局的視角來探測這種錯誤的。