编译器是将源代码翻译成机器语言指令的程序。编译器的工作可以分为两个阶段:编译(Compiling)和链接(Linking)。在编译的过程中,编译器会将源代码转换成目标代码;在链接的过程中,编译器会将目标代码转换成可执行代码。
编译阶段
编译阶段是编译器工作的第一步,也是最为重要的一步。在这个阶段,编译器会将源代码转换成目标代码。具体的步骤如下:
1. 词法分析(Lexical Analysis)
词法分析器会读取源代码,并将其转换成一个个的标记(Token),这些标记是语法的最小单元。标记的类型包括关键字、标点符号、数值等。
2. 语法分析(Syntax Analysis)
语法分析器会检查标记序列中的语法错误,还原源代码的结构,并生成代码的语法树(Syntax Tree)。语法树用于描述代码的结构,在后面的编译过程中会用到。
3. 语义分析(Semantic Analysis)
语义分析的主要任务是对代码进行类型检查并检查代码的逻辑错误。 它会检查变量声明的顺序、参数类型等,并提供有关错误的信息。
4. 中间代码生成(Intermediate Code Generation)
中间代码是一个中间层代码,它包含了语法树所提供的信息以及其他的一些信息。该阶段的作用是将源代码转换为目标代码的中间表示,这样可以方便地进行代码优化、简化和重用等。
链接阶段
链接阶段是编译器的第二步,也是最后一步。因为链接器主要处理 object 文件,因此我们可以将链接阶段分为 object 文件格式和链接器两个方面。
1. Object 文件格式
在编译器将源代码转换为目标代码的过程中,会产生一些 object 文件。Object 文件是一种包含未合并的代码和数据的文件,它们是目标文件的一种形式。在链接器的作用下,目标文件会被组装成可执行文件。
2. 链接器
链接器的主要作用是将多个 CPP 文件、Object 文件、LIB 文件等组合成一个整体,并将其中的符号进行解析,生成最终可执行文件。主要有以下几个步骤:
符号解析:链接器会扫描所有输入文件,解析未定义的符号,并生成符号表。
重定位:链接器根据符号表,对所有的地址进行重定位,并生成最终的可执行代码。
导出和导入:链接器会标出每个模块所导出和导入的符号,便于其他模块调用。
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