13 编译和链接

目录

• 1 编译器组成
• 2 预编译
• 3 编译
• 4 汇编
• 5 链接
  • 5.1 链接器的意义
  • 5.2 模块链接——静态链接
    • 5.3 模块链接——动态链接

1 编译器组成

• 预处理器
• 编译器
• 汇编器
• 链接器

2 预编译

• 预处理指令示例：gcc -E file.c -o file.i

• 处理所有的注释，以空格代替

• 将所有的 #define 删除，并且展开所有的宏定义

• 处理条件编译指令 #if ，#ifdef ，#elif ，#else ，#endif

• 处理 #include ，展开被包含的文件

• 保留编译器需要使用的 #pragma 指令

3 编译

• 编译指令示例：gcc -S file.i -o file.s

• 编译

  • 对于预处理文件进行词法分析，语法分析和语义分析
  • 词法分析：分析关键字，标识符，立即数等是否合法
  • 语法分析：分析表达式是否遵循语法规则
  • 语义分析：在语法分析的基础上进一步分析表达式是否合法

• 分析结束后进行代码优化生成相应的汇编代码文件

4 汇编

• 汇编指令示例：gcc -c file.s -o file.o
• 汇编器将汇编代码转变为机器可以执行的指令
• 每条汇编语句几乎都对应一条机器指令

5 链接

• 问题：工程中的每个C语言源文件被编译后生成目标文件，这些目标文件如何生成最终的可执行程序？
  • 利用链接器

5.1 链接器的意义

• 链接器的主要作用是把各个模块之间相互引用的部分处理好，使得各个模块之间能够正确的衔接

5.2 模块链接——静态链接

• 由链接器在链接时将库的内容直接加入到可执行程序中

  

• Linux 下静态库的创建和使用

  • 编译静态库源码：gcc -c lib.c -o lib.o
  • 生成静态库文件：ar -q lib.a lib.o
  • 使用静态库编译：gcc main.c lib.a -o main.out

• 示例

  • Demo

    //test.c
    #include <stdio.h>
    
    extern char* name();
    extern int add(int a,int b);
    
    int main()
    {
        printf("Name : %s\n",name());
        printf("Result : %d\n",add(2,3));
        
        returnr 0;
    }
    
    
    //slib.c
    char* name()
    {
        return "Statci Lib";
    }
    
    
    int add(int a,int b)
    {
        return a + b;
    }
    

  • 将 slib.c 文件制作成静态库

    1.编译静态库源码:
    gcc -c slib.c -o slib.o
    
    2.生成静态库文件:
    ar -q slib.a slib.o
    

  • 使用静态库编译：gcc test.c slib.a -o test.out

    Name : Static Lib
    Result : 5
    

  • 如果删除静态库文件，不会影响之前生成的可执行文件 main 的运行

5.3 模块链接——动态链接

• 可执行程序在运行时才动态加载库进行链接

• 库的内容不会进入可执行程序当中

  

• Linux 下动态库的创建和使用

  • 编译动态库源码：gcc -shared dlib.c -o dlib.so
  • 使用动态库编译：gcc main.c -ldl -o main.out
  • 关键系统调用
    • dlopen ：打开动态库文件
    • dlsym ：查找动态库中的函数并返回调用地址
    • dlclose ：关闭动态库文件

• 示例

  • Demo

    //test.c
    #include <stdio.h>
    #include <dlfcn.h>
    
    int main()
    {
        //dlopen：打开动态库文件，这里以RTLD_LAZY的方式打开
        void* pdlib = dlopen("./dlib.so",RTLD_LAZY);
        
        //定义两个函数指针
        char* (*pname)(); 
        int (*padd)(int,int);
        
        if(pdlib != NULL){
            //dlsym：查找动态库中的函数并返回调用地址
            pname = dlsym(pdlib,"name");
            padd = dlsym(pdlib,"add");
            
            if((pname != NULL) && (padd != NULL)){
                printf("Name : %s\n",pname());
                printf("Result : %d\n",padd(2,3));
            }
            
            //dlclose：关闭动态库文件
            dlclose(pdlib);
        }
        
        else{
            printf("Cannot open lib...\n");
        }
        
        return 0;
    }
    
    //dlib.c
    char* name()
    {
        return "Dynamic Lib";
    }
    
    int add(int a,int b)
    {
        return a + b;
    }
    

  • 编译动态库 dlib.c 源码：gcc -shared dlib.c -o dlib.so

  • 使用动态库编译：gcc test.c -ldl -o test.out

  • 如果删除动态库文件，会影响之前生成的可执行文件 main 的运行，即运行结果为：Cannot open lib...