c語言中原始檔編譯後產生什麼文件

c語言編譯後產生「.OBJ」的二進位（目標檔）。在C語言中，原始程式（.c檔）經過編譯程式編譯之後，會產生一個後綴為「.OBJ」的二進位檔案（稱為目標檔）；最後也要由稱為「連線程式」（Link）的軟體，把此「.OBJ」檔案與c語言提供的各種函式庫函數連接在一起，產生一個後綴「.EXE」的可執行檔。

本教學操作環境：windows7系統、c99版本、Dell G3電腦。

C語言原始檔的編譯

C語言原始檔後綴名是“.c”，編譯產生的檔案後綴名是“.obj”，連線後可執行檔的後綴名是“.exe”。

C語言建立程式的步驟：

• 編輯：就是建立和修改C程式的原始碼-我們所寫的程式稱為原始碼。

• 編譯：就是將原始碼轉換為機器語言。編譯器的輸出結果成為目標程式碼，而存放它們的檔案稱為目標檔。擴展名為.o或.obj。 （此部分編譯是指組譯器編譯組譯語言或編譯器編譯高階語言）

• 連結：連結器將原始碼由編譯器產生的各種模組組合起來，再從C語言提供的程式庫中加入必要的程式碼模組，將它們組成一個可執行的檔案。在windows下副檔名為.exe，Unix下無副檔名。

• 執行：執行程式。

C語言原始程式經過C語言編譯程式編譯之後，產生一個後綴為「.OBJ」的二進位檔案(稱為目標檔)，最後還要由稱為「連接程式」(Link)的軟體，把此「.OBJ」檔案與c語言提供的各種函式庫函數連接在一起，產生一個後綴「.EXE」的可執行檔。顯然C語言不能立即執行。

流程圖解如下：

從圖上可以看到，整個程式碼的編譯過程分成編譯和連結兩個過程，編譯對應圖中的大括號括起的部分，其餘則為連結過程。

編譯過程

• 編譯過程又可以分成兩個階段：編譯和會彙編。

編譯：編譯是讀取原始程式(字元流)，對之進行詞法和語法的分析，將高階語言指令轉換為功能等效的組譯程式碼，原始檔的編譯過程包含兩個主要階段：

第一個階段是預處理階段，在正式的編譯階段之前進行。預處理階段將根據已放置在檔案中的預處理指令來修改來源檔案的內容。如#include指令就是一個預處理指令，它把頭檔的內容加到.cpp檔中。這個在編譯之前修改原始檔案的方式提供了很大的靈活性，以適應不同的計 算機和作業系統環境的限制。一個環境所需的程式碼跟另一個環境所需的程式碼可能有所不同，因為可用的硬體或作業系統是不同的。在許多情況下，可以把用於不同環境的程式碼放在同一個檔案中，再在預處理階段修改程式碼，使其適應目前的環境。

主要是以下幾個方面的處理：

• 巨集定義指令，如 #define a b  
  • 對於這個偽指令，預編譯要做的是將程式中的所有a用b替換，但作為字串常數的 a則不被替換。還有 #undef，則會取消對某個巨集的定義，使以後該字串的出現不再被取代。
• 條件編譯指令，如#ifdef，#ifndef，#else，#elif，#endif等#  
  • 這些偽指令的引入使得程式設計師可以透過定義不同的巨集來決定編譯程式要處理哪些程式碼。預編譯程式將根據相關的文件，將那些不必要的程式碼過濾掉。
• 頭檔包含指令，如#include 'FileName'或#include 等。  
  • 在頭檔中一般用偽指令#define定義了大量的巨集(最常見的是字元常數)，同時包含有各種外部符號的宣告。採用頭檔的目的主要是為了讓某些定義可以供多個不同的C來源程式使用。因為在需要用到這些定義的C原始程式中，只需加上一條#include語句即可，而不必再在此文件中將這些定義重複一遍。預編譯程式將把頭檔中的定義統統都加入到它所產生的輸出檔中，以便編譯程式處理。包含到c原始程式中的頭檔可以是系統提供的，這些頭檔一般被放在 /usr/include目錄下。在程式中#include它們要使用尖括號()。另外開發人員也可以定義自己的頭文件，這些文件一般與c源程式放在同一目錄下，此時在#include中要用雙引號('')。
• 特殊符號，預編譯程式可以辨識一些特殊的符號  
  • 例如在原始程式中出現的LINE標識將被解釋為目前行號(十進位數)，FILE則被解釋為目前被編譯的C原始程式的名稱。預編譯程式對於在原始程式中出現的這些字串將用適當的值進行替換。

預編譯程式所完成的基本上是對原始程式的「替代」工作。經過此種替代，產生一個沒有宏定義、沒有條件編譯指令、沒有特殊符號的輸出檔。這個文件的含義同沒有經過預處理的來源文件是相同的，但內容有所不同。下一步，此輸出檔案將作為編譯程式的輸出而被翻譯為機器指令。

第二個階段編譯、最佳化階段，經過預先編譯得到的輸出檔中，只有常數，如數字、字串、變數的定義，以及C語言的關鍵字，如main,if,else,for,while,{,}, ,-,*,\等。

• 編譯程式所做工作就是透過詞法分析和語法分析，在確認所有的指令都符合語法規則之後，將其翻譯成等價的中間程式碼表示或彙編程式碼。
• 最佳化處理是編譯系統中比較艱鉅的技術。它涉及的問題不僅與編譯技術本身有關，而且同機器的硬體環境也有很大的關係。優化一部分是對中間程式碼的最佳化。這種優化不依賴特定的計算機。另一種最佳化則主要針對目標程式碼的產生而進行的。
• 對於前一種優化，主要的工作是刪除公共表達式、循環優化(代碼外提、強度削弱、變換循環控制條件、已知量的合併等)、複寫傳播，以及無用賦值的刪除，等等。
• 後一種類型的最佳化同機器的硬體結構密切相關，最主要的是考慮是如何充分利用機器的各個硬體暫存器存放的有關變數的值，以減少對於記憶體的存取次數。另外，如何根據機器硬體執行指令的特性(如管線、RISC、CISC、VLIW等)而對指令進行一些調整使目標程式碼比較短，執行的效率比較高，也是一個重要的研究課題。

彙編：彙編實際上指把組合語言程式碼翻譯成目標機器指令的過程。對於被翻譯系統處理的每一個C語言原始程序，都將最終經過此處理而得到對應的目標檔。目標檔案中所存放的也就是與原始程式等效的目標的機器語言程式碼。目標檔案由段組成。通常一個目標檔案中至少有兩個段落：

• 程式碼段：該段所包含的主要是程式的指令。該段一般是可讀和可執行的，但一般卻不可寫。
• 資料段：主要存放程式中要用到的各種全域變數或靜態的資料。一般資料段都是可讀，可寫，可執行的。

　　UNIX環境下主要有三種類型的目標檔案：

• 可重定位檔案：其中包含有適合於其它目標檔案連結來建立一個可執行的或共享的目標檔案的程式碼和資料。
• 共享的目標檔案：這種檔案存放了適合於在兩種上下文中連結的程式碼和資料。第一種是連結程式可將它與其它可重定位檔案及共享的目標檔案一起處理來建立另一個目標檔案;第二種是動態連結程式將它與另一個可執行檔案及其它的共用目標文件結合在一起，創建一個進程映像。
• 可執行檔：它包含了一個可以被作業系統建立一個程序來執行之的檔案。彙編程式產生的實際上是第一種類型的目標檔案。對於後兩種還需要其他的一些處理方能得到，這個就是連結程式的工作了。

連結過程：

#由彙編程式產生的目標檔案並不能立即就被執行，其中可能還有許多沒有解決的問題。

• 例如，某個原始檔案中的函數可能引用了另一個原始檔案中定義的某個符號(如變數或函數呼叫等);在程式中可能呼叫了某個函式庫檔案中的函數，等等。所有的這些問題，都需要經連結程序的處理方能得以解決。
• 連結程式的主要工作就是將有關的目標檔案彼此連接，也即將在一個檔案中引用的符號同該符號在另外一個檔案中的定義連接起來，使得所有的這些目標檔案成為一個能夠誒操作系統裝入執行的統一整體。

　　根據開發人員指定的同函式庫函數的連結方式的不同，連結處理可分為兩種：

• 靜態連結：在這種連結方式下，函數的程式碼將從其所在地靜態連結庫中被拷貝到最終的可執行程式中。這樣該程式在被執行時這些程式碼將會被裝入到該行程的虛擬位址空間。靜態連結庫實際上是一個目標文件的集合，其中的每個文件含有庫中的一個或一組相關函數的程式碼。
•  動態連結：在此種方式下，函數的程式碼被放到稱為動態連結函式庫或共享物件的某個目標檔案中。連結程式此時所作的只是在最終的可執行程序中記錄下共享物件的名字以及其它少量的登記資訊。在此可執行檔被執行時，動態連結庫的全部內容將會被對應到執行時對應程序的虛擬位址空間。動態連結程式將根據可執行程式中記錄的資訊找到對應的函數程式碼。

對於可執行檔中的函數調用，可分別採用動態連結或靜態連結的方法。使用動態連結能夠使最終的可執行檔比較短小，並且當共享物件被多個進程使用時能節約一些內存，因為在內存中只需要保存一份此共享對象的程式碼。但並不是使用動態連結就一定比使用靜態連結優越。在某些情況下動態連結可能帶來一些效能上損害。

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