C++的编译与连接

编译器的任务是把我们人类通常能够读懂的文本形式的 C 语言文件转化成计算机能明白的目标文件。
1.  预编译
生成的仍然是.c文件
1)把"include"的文件拷贝到要编译的源文件中。
2)用实际值替代"define"的文本。
3)在调用宏的地方进行宏替换。

2.  编译
这个过程是用于生成汇编语言，.asm文件。

3.  生成目标文件
.o文件，包含了以下两项内容

• 代码：对应着 C 文件中函数的定义
• 数据：对应着 C 文件中全局变量的定义（对于一个已初始化的全局变量，它的初值也存于目标文件中）。

编译器会留个空白（blank），这个“空白”（我们也称之为“引用”（reference））拥有与之相关联的一个名字，但该名字对应的值还尚未可知。

链接器的任务是连接变量/函数的名字与变量/函数的定义，生成可执行文件。

如果不能连接，就会抛出external error

初始化变量已经提前赋予了某个特定的初值，这些值同时保存于目标文件和可执行文件中。当程序开始运行时，操作系统将这些值拷贝至内存中一块名为数据段（data segment）的区域；对未初始化变量，操作系统假设其初值均为0， 因此没有必要对这些值进行拷贝，操作系统保留一部分全为0内存空间，我们称其为 bss 段（bss segment）。

局部变量的生命周期只存在于程序运行之时，所以链接器无需处理。他们存储在栈或堆中，由于堆和栈在程序运行过程中都会动态地改变大小，通常的处理方式是让栈从一个方向向另一个方向增长，而堆则从另一端增长。

库：如果有很多不同的程序都需要做一些相同的操作（例如将输出打印到屏幕上，从硬盘读取文件等），那么所有相关的目标文件集合都统一存放在一个方便访问的地方，这个地方就称为库

静态库(static library)，在Windows平台上，静态库的扩展名为 .LIB，可用 .LIB 工具生成。

缺点1：循环依赖。

从静态库中导入文件的粒度：如果某个特定符号的定义是必须的，那么包含该符号定义的整个目标文件（不是整个静态库）被导入。

库的处理顺序。链接器按命令行从左到右的顺序进行处理，只有前一个库处理结束了，才会继续处理下一个库。换句话说，如果后一个库中导入的目标文件依赖于前一个库中的某个符号，那么链接器将无法进行自动关联，导致链接失败。

缺点2：一旦程序完成静态链接后，代码就永久保持不变了，如果万一有人发现并修复了 printf 中的某个bug，那么所有使用了printf的程序都不得不重新链接才能应用上这个修复。

缺点3：所有可执行文件都要存储一份如printf，fopen这类常用函数的拷贝，将占用大量的硬盘空间。

共享库(Shared libraies)，其扩展名在 Unix 系统中为 .so，在 Windows 系统中为 .dll，在Mac OS X系统中为 .dylib。

优点1：链接的粒度（the granularity of the link）。

如果程序中只引用了共享库里的某个符号（比如，只使用了 libc.so 库中的 printf），那么整个共享库都将映射到程序地址空间中，之后可自行解决相互引用问题。并且，库内的符号集中保存在一片连续的空间里。

优点2：链接完后改变的代码，在运行时会生效。

优点3：对于共享库，链接器没有必要将所有的符号都关联起来，而是贴上一个“我欠你（IOU）”这样的标签，直到程序真正运行时才对贴有这样标签的内容进行处理。