关于C语言项目编译原理说明
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燃烧NO1 发表于4年前
关于C语言项目编译原理说明
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摘要: 关于C语言项目编译原理说明

2011-12-29

简单的说其实要理解C文件与头文件(即.h)有什么不同之处,首先需要弄明白编译器的工作过程,一般说来编译器会做以下几个过程:

编译器原理

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,再将之汇编成跟CPU相关的二进制码,生成各个目标文件 (.obj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。(生成.exe文件)

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!!!!

(main .c文件 目标文件 可执行文件 )
实例解说
有了这些基础知识,再言归正传,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 <stdio.h>

#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,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,假定这个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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