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一、预处理

1、库文件

预处理等于一个文本粘贴过程，编译后把库文件展开，展开本质也为粘贴内容

这里的#include 本质是在其中特定路径搜索（usr/include...)，而#include "xxx"是在当前路径下进行搜索。其中 #的include" "高于#include <>.

2、类函数宏

预处理阶段值进行文本粘贴，不会先求值。
小心优先级等问题
eg:#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b ))
int main(){
max(i++,j++);
}
预处理阶段展开后就是 ((i++) > (j++) ? (i++) : (j++));
仅仅是进行文本粘贴

3、其他工作

二、编译

编译过程
词法分析->语法分析->语义分析->中间代码生成->优化->优化->目标代码生成
1、词法分析识别并记录源文件的token，such as 标识符关键字常数等，还包含了token位置信息(文件名行列号)
词法分析器本质上是字符串匹配程序（对代码进行匹配），所以C代码相当于一个字符串，词法分析器就是匹配而已
2、语法分析
按照C语言的语法将识别出来的token组织成树状结构
AST 抽象语法树，反映出源程序层次结构和语法错误。

3、有些工具(clang)可以进行静态程序分析，也就是语义分析，本质上就是对抽象语法树进行扫描，可以检查出语法错误，性能等问题。

4、中间代码生成

把C语言状态机翻译成IR状态机
中间代码的作用
本质上就是适应诸多类型的输入，诸多类型的代码经编译器转为中间代码，而中间代码IR可以针对ISA需求输出不同的ISA指令（我是这样理解的）

5、优化

简单来说优化的前提是符合中间三条，例如优化前scanf 和printf数据对应一致，优化后依旧一致，那么此次优化有效。
中间编译器怎么执行并不太关心，保证起始和结果一致就可以。
例如gcc -O1 一级优化，可以把指令数减少。
但是特殊的是volatile ，一旦变量前加入volatile后，编译器对该变量的访问和读写都需要严格执行。

例如上述代码，如果int z = x + y;在进行优化时编译器可能直接把z的值算出来，也就是直接进行赋值而不计算。但是添加volatile后严格执行读写指令，不进行优化

6、目标代码生成
将IR状态机翻译成ISA状态机。前面中间代码图中已经写出x86等ISA，这一步就是目标代码生成的过程。
eg:
main:
addi sp,sp,-32
sw ra,28(sp)
sw s0,24(sp)
addi s0,sp,32
......

优化后指令可能会变少，还有变量放到寄存器等优化方法。

生成汇编代码后

三、二进制

根据指令集手册，把汇编代码编译成二进制目标文件

我们用objdump可以把二进制文件通过反汇编变成可读的指令。

四、链接

合并多个目标文件，生成可执行文件。在合成可执行文件后，通过反汇编可以看到可执行文件实质上是多个目标文件指令的集合，包括地址,main函数等。所以如果多个目标文件合成一个可执行文件，也只能有一个main函数。

五、执行

main函数并不是程序执行的入口，先要加载到内存等等操作。

注意编译选项可能会影响程序输出或执行的行为，例如C标准 C99 /C90等。
例如assert(sizeof(long) == 4)
例如原来是32位，在移植64位环境后可能会出错。
未定义行为：

多次执行的结果都不一样。

所以定义的行为，要写到一个文档中，叫ABI ，这个ABR是计算机系统软硬件协同的重要体现。
一个程序的运行与源代码，编译器环境 OS 硬件都有关系。
具体如下：

六、对ABI数据类型进行定义

例如stdint ，int8_t，有符号数8位，即使在不同平台也可以通过stdint 来固定
同时不同平台，程序输出不同，
x86输出与riscv平台下输出不同。当x84平台下 char为符号数的时候，0xff为255，printf(c == 0xff) 类似证明 -1 == 255，但是在riscv架构下 char 位unsign ，相当于直接进行比较输出为T