C++生成二级制文件过程(预处理->编译->链接 )

时间:2022-08-26 23:57:37
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Windows下C++编程,通过VC生成工程,编写C++源文件,点运行,代码没问题直接出结果。VC什么都帮我们搞了,不了解其中过程也完全没问题。
转到linux下写c++,总觉得有点虚,毕竟很多时候需要自己去构建。网上找了一些相关的文章,大多讲得高深,弄懂其过程后来写一篇不高深但易懂的,方便回忆。有不准确的地方欢迎指正。
 
C++包括源文件(.cpp)和头文件(.h),头文件包含变量的声明和类定义,源文件包含变量的定义。当然你也可以只用源文件来组织程序,但使用.h文件可以使程序结构更清晰。
linux下,c++生成二进制文件通常使用1条命令即可
  g++ source1.cpp source2.cpp source3.cpp -o main
其实这过程包含预处理、编译和链接3个过程,预处理包含宏定义、包含指令和条件编译指令。
 
宏定义是简单的替换,将某个变量值替换为另一个内容,之前学C的时候把它当全局变量使用(#define PI 3.14),包含指令可以包含其他C++文件,一般包含.h文件,预处理后可以将包含的.h文件内容展开(.h文件中包含的文件也被展开)。条件编译利用宏定义和包含指令,对代码展开内容做控制。比如:main.cpp中include "student.h"、include "teacher.h",student.h文件中又include "teacher.h",那么teacher.h被include了2次,Teacher类重复定义,编译会报错。在Teacher.h中可以使用条件编译(#ifndef _TEACHER_H #define _TEACHER_H ... #endif),保证Teacher定义只有一次。
 
编译过程将每个编译单元的代码翻译为机器码,每个编译单元产生一个目标文件(包含未解决符号表、导出符号表、地址重定向表和机器码)。变量、函数分为外链接(extern,符号导出)和内链接(static,符号不导出)
static和extern
  static:在example.h文件中全局范围内定义的变量x,变量a只可以在本编译单元内使用,不对外暴露该变量(链接时不会令其他编译单元拿到该变量)。所以,a.cpp文件(a编译单元)只要include "example.h",就可以在本编译单元使用变量x。b.cpp(b编译单元)也include "example.h",也可以在它的编译单元内使用变量x。使用的是各自版本的x,链接时彼此不冲突。
  extern:全局变量的声明,变量可以声明多次,不会报错。extern int x,本编译单元会操作一个变量x,但x的定义并不在此编译单元。所以编译时发现访问没有定义的变量x不会报错,在链接时会找到它的定义,多个编译单元共享一个全局变量。
所以,在.h文件中全局变量的定义,要么是static的,各编译单元用各自的。要么是extern的声明,我要用到一个全局变量,如果没找到定义就在别的编译单元内找找。如果在.h文件中定义一个变量,不合理。.h文件可能会被多个编译单元include,那链接时必然出现变量重定义。
      
链接过程将多个目标文件链接(依赖目标文件的3个表),组成完整二进制程序。此时可能的错误有:extern的变量却没有找到定义在哪;某个变量被多次定义。
 
以上就是C++源文件到可执行程序的处理过程,细节比这描述要复杂得多,但还是要先有骨再有肉。欢迎一起讨论。

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