編譯流程分為四個(gè)階段：預(yù)處理、編譯、匯編、鏈接

以Linux系統(tǒng)下g++編譯為例：

通過(guò)g++的選項(xiàng)可以查看過(guò)程中的每一步

預(yù)處理：處理一些#號(hào)定義的命令或語(yǔ)句（如#define、#include、#ifdef等），生成.i文件

編譯：進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析等，生成.s的匯編文件

匯編：將對(duì)應(yīng)的匯編指令翻譯成機(jī)器指令，生成二進(jìn)制.o目標(biāo)文件

鏈接：鏈接分為兩種

靜態(tài)鏈接

在鏈接期，將靜態(tài)鏈接庫(kù)中的內(nèi)容直接裝填到可執(zhí)行程序中。

在程序執(zhí)行時(shí)，這些代碼都會(huì)被裝入該進(jìn)程的虛擬地址空間中。

動(dòng)態(tài)鏈接

在鏈接期，只在可執(zhí)行程序中記錄與動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中共享對(duì)象的映射信息。

在程序執(zhí)行時(shí)，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的全部?jī)?nèi)容被映射到該進(jìn)程的虛擬地址空間。其本質(zhì)就是將鏈接的過(guò)程推遲到運(yùn)行時(shí)處理

擴(kuò)展：

01 為什么要有靜態(tài)鏈接？

在我們的實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不可能將所有代碼放在一個(gè)源文件中，所以會(huì)出現(xiàn)多個(gè)源文件，而且多個(gè)源文件之間不是獨(dú)立的，而會(huì)存在多種依賴關(guān)系，如一個(gè)源文件可能要調(diào)用另一個(gè)源文件中定義的函數(shù)，但是每個(gè)源文件都是獨(dú)立編譯的，即每個(gè).c文件會(huì)形成一個(gè).o文件，為了滿足前面說(shuō)的依賴關(guān)系，則需要將這些源文件產(chǎn)生的目標(biāo)文件進(jìn)行鏈接，從而形成一個(gè)可以執(zhí)行的程序。這個(gè)鏈接的過(guò)程就是靜態(tài)鏈接

由很多目標(biāo)文件進(jìn)行鏈接形成的是靜態(tài)庫(kù)，反之靜態(tài)庫(kù)也可以簡(jiǎn)單地看成是一組目標(biāo)文件的集合，即很多目標(biāo)文件經(jīng)過(guò)壓縮打包后形成的一個(gè)文件

02 靜態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：

浪費(fèi)空間，因?yàn)槊總€(gè)可執(zhí)行程序中對(duì)所有需要的目標(biāo)文件都要有一份副本，如果運(yùn)行多個(gè)程序并且這些程序都對(duì)同一個(gè)目標(biāo)文件有依賴，那么目標(biāo)文件在內(nèi)存中就會(huì)存在多個(gè)副本；

更新困難，因?yàn)槊慨?dāng)一個(gè)依賴文件的代碼修改了，這個(gè)時(shí)候就需要全部重新編譯鏈接形成新的可執(zhí)行程序。

優(yōu)點(diǎn)：

運(yùn)行速度快并且不依賴外部環(huán)境，因?yàn)樵诳蓤?zhí)行程序中已經(jīng)具備了所有執(zhí)行程序所需要的任何東西，在執(zhí)行的時(shí)候運(yùn)行速度快。

注意：我們知道，鏈接器在鏈接靜態(tài)鏈接庫(kù)的時(shí)候是以目標(biāo)文件為單位的。比如我們引用了靜態(tài)庫(kù)中的printf()函數(shù)，那么鏈接器就會(huì)把庫(kù)中包含printf()函數(shù)的那個(gè)目標(biāo)文件鏈接進(jìn)來(lái)，如果很多函數(shù)都放在一個(gè)目標(biāo)文件中，很可能很多沒(méi)用的函數(shù)都被一起鏈接進(jìn)了輸出結(jié)果中。由于運(yùn)行庫(kù)有成百上千個(gè)函數(shù)，數(shù)量非常龐大，每個(gè)函數(shù)獨(dú)立地放在一個(gè)目標(biāo)文件中可以盡量減少空間的浪費(fèi)，那些沒(méi)有被用到的目標(biāo)文件就不要鏈接到最終的輸出文件中。

03 為什么要有動(dòng)態(tài)鏈接？

為了解決靜態(tài)鏈接中提到的兩個(gè)問(wèn)題，一方面是空間浪費(fèi)，另外一方面是更新困難。

流程簡(jiǎn)介：

假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)程序program1.o和program2.o，這兩者共用同一個(gè)庫(kù)lib.o,假設(shè)首先運(yùn)行程序program1，系統(tǒng)首先加載program1.o，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)program1.o中用到了lib.o，即program1.o依賴于lib.o，那么系統(tǒng)接著加載lib.o，如果program1.o和lib.o還依賴于其他目標(biāo)文件，則依次全部加載到內(nèi)存中。當(dāng)program2運(yùn)行時(shí)，同樣的加載program2.o，然后發(fā)現(xiàn)program2.o依賴于lib.o，但是此時(shí)lib.o已經(jīng)存在于內(nèi)存中，這個(gè)時(shí)候就不再進(jìn)行重新加載，而是將內(nèi)存中已經(jīng)存在的lib.o映射到program2的虛擬地址空間中，從而進(jìn)行鏈接.

04 動(dòng)態(tài)鏈接的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

節(jié)約內(nèi)存：即使需要每個(gè)程序都依賴同一個(gè)庫(kù)，但是該庫(kù)不會(huì)像靜態(tài)鏈接那樣在內(nèi)存中存在多分，副本，而是這多個(gè)程序在執(zhí)行時(shí)共享同一份副本；

更新方便：更新時(shí)只需要替換原來(lái)的目標(biāo)文件，而無(wú)需將所有的程序再重新鏈接一遍。當(dāng)程序下一次運(yùn)行時(shí)，新版本的目標(biāo)文件會(huì)被自動(dòng)加載到內(nèi)存并且鏈接起來(lái)，程序就完成了升級(jí)的目標(biāo)。

缺點(diǎn)：

性能略差：因?yàn)榘焰溄油七t到了程序運(yùn)行時(shí)，所以每次執(zhí)行程序都需要進(jìn)行鏈接，所以性能會(huì)有一定損失。

依賴外部環(huán)境：因?yàn)榘焰溄油七t到了程序運(yùn)行時(shí)，所以要保證程序運(yùn)行時(shí)外部的庫(kù)存在且內(nèi)容正確無(wú)誤。

審核編輯：郭婷