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分类: C/C++

2011-08-21 11:28:22

一般说来编译器会做以下几个过程:
1.预处理阶段
2.词法与语法分析阶段
3.编译阶段,首先编译成纯汇编语句,再将汇编成跟CPU相关的二进制码,生成各个目标文件。
4.连接阶段,将各个目标文件中的各段代码进行绝对地址定位,生成跟特定平台相关的可执行文件,当然,最后还可以用objcopy生成纯二进制码,也就是去掉了文件格式信息。

    编译器在编译时是以C文件为单位进行的,也就是说如果你的项目中一个C文件都没有,那么你的项目将无法编译,连接器是以目标文件为单位,它将一个或多个目标文件进行函数与变量的重定位,生成最终的可执行文件,在PC上的程序开发,一般都有一个main函数,这是各个编译器的约定,当然,你如果自己写连接器脚本的话,可以不用main函数作为程序入口!!!!

    为了生成一个最终的可执行文件,就需要一些目标文件,也就是需要C文件,而这些C文件中又需要一个main函数作为可执行程序的入口,那么我们就从一个C文件入手,假定这个C文件内容如下:


#include
#include "mytest.h"

int main(int argc,char **argv)
{
 test = 25;
 printf("test.................%d\n",test);
}

头文件内容如下:
int test;

现在以这个例子来讲解编译器的工作:
1.预处理阶段:编译器以C文件作为一个单元,首先读这个C文件,发现第一句与第二句是包含一个头文件,就会在所有搜索路径中寻找这两个文件,找到之后,就会将相应头文件中再去处理宏、变量、函数声明和嵌套的头文件包含等,检测依赖关系,进行宏替换,看是否有重复定义与声明的情况发生,最后将那些文件中所有的东东全部扫描进这个当前的C文件中,形成一个中间“C文件”。


2.编译阶段,在上一步中相当于将那个头文件中的test变量扫描进了一个中间C文件,那么test变量就变成了这个文件中的一个全局变量,此时就将所有这个中间C文件的所有变量,函数分配空间,将各个函数编译成二进制码,按照特定目标文件格式生成目标文件,在这种格式的目标文件中进行各个全局变量,函数的符号描述,将这些二进制码按照一定的标准组织成一个目标文件。


3.连接阶段,将上一步成生的各个目标文件,根据一些参数,连接生成最终的可执行文件,主要的工作就是重定位各个目标文件的函数,变量等,相当于将个目标文件中的二进制码按一定的规范合到一个文件中。

再回到C文件与头文件各写什么内容的话题上:


    理论上来说C文件与头文件里的内容,只要是C语言所支持的,无论写什么都可以的,比如你在头文件中写函数体,只要在任何一个C文件包含此头文件就可以将这个函数编译成目标文件的一部分(编译是以C文件为单位的,如果不在任何C文件中包含此头文件的话,这段代码就形同虚设,你可以在C文件中进行函数声明,变量声明,结构体声明,这也不成问题!!!那为何一定要分成头文件与C文件呢?又为何一般都在头件中进行函数,变量声明,宏声明,结构体声明呢?而在C文件中去进行变量定义,函数实现呢??原因如下:


1.如果在头文件中实现一个函数体,那么如果在多个C文件中引用它,而且又同时编译多个C文件,将其生成的目标文件连接成一个可执行文件,在每个引用此头文件的C文件所生成的目标文件中,都有一份这个函数的代码,如果这段函数又没有定义成局部函数,那么在连接时,就会发现多个相同的函数,就会报错。


2.如果在头文件中定义全局变量,并且将此全局变量赋初值,那么在多个引用此头文件的C文件中同样存在相同变量名的拷贝,关键是此全局变量被赋了初值,所以编译器就会将此变量放入DATA段,最终在连接阶段,会在DATA段中存在多个相同的变量,它无法将这些变量统一成一个变量,也就是仅为此变量分配一个空间,而不是多份空间,假定此全局变量在头文件没有赋初值,编译器就会将之放入BSS段,连接器会对BSS段的多个同名变量仅分配一个存储空间。


3.如果在C文件中声明宏,结构体,函数等,那么我要在另一个C文件中引用相应的宏,结构体,就必须再做一次重复的工作,如果我改了一个C文件中的一个声明,那么又忘了改其它C文件中的声明,这不就出了大问题了,程序的逻辑就变成了你不可想象的了,如果把这些公共的东东放在一个头文件中,想用它的C文件就只需要引用一个就OK了!!!这样岂不方便,要改某个声明的时候,只需要动一下头文件就行了。


4.在头文件中声明结构体,函数等,当你需要将你的代码封装成一个库,让别人来用你的代码,你又不想公布源码,那么人家如何利用你的库呢?也就是如何利用你的库中的各个函数呢??一种方法是公布源码,别人想怎么用就怎么用,另一种是提供头文件,别人从头文件中看你的函数原型,这样人家才知道如何调用你写的函数,就如同你调用printf函数一样,里面的参数是怎样的??你是怎么知道的??还不是看人家的头文件中的相关声明啊!!!当然这些东东都成了C标准,就算不看人家的头文件,你一样可以知道怎么使用。

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