C 语言编译链接机制

一、C语言编程机制简介

生成程序的具体过程因为计算机环境而异。C 是可移植性语言，因此可以在许多环境中使用，包括 UNIX、Linux、MS-DOS、Windows 和 Macintosh OS。

当我们用C语言编写程序时，编写的内容被存储在纯文本文件中，通常我们称该文件为源代码文件（source code file）。大部分 C 系统，都要求文件名以 .c 结尾（如，Demo.min.c）。
【补充：在文件名中，最后一个（.）号前面的部分称为基本名（basename），其后称之为扩展名（extension）。因此 “Demo.min” 是基本名，“c” 是扩展名。】

在 C 的编程中，用程序把源代码文件转换为可执行文件（其中包含可直接运行的机器语言代码）是其基本策略。典型的 C 通过编译和链接两个步骤来实现这一过程。编译器把源代码转换为中间代码，链接器则把中间代码和其他代码合并，生成可执行文件。
【C 语言这种分而治之的方法便于程序员对程序进行模块化处理。模块化的好处这里不多赘述了，大家自行百度。】

二、什么是中间代码？

前面说了，C 语言的编译器会把源代码文件转换为中间代码文件，那么中间文件到底是什么呢？其实，中间文件文件有很多种形式，通常来说最普遍的一种形式就是 “机器语言代码文件”（我们也可以称之为 “目标文件”）。虽然该文件中存储的是机器语言代码，但是并不能直接运行该文件。因为目标文件中存储的是编译器翻译的源代码，这还不是一个完整的程序。

那怎样才算一个完整的程序呢？那我们得先了解两个个基本概念——启动代码和库函数。

三、启动代码和库函数

1）什么是启动代码？

启动代码充当着程序和操作系统之间的接口。一般而言，不同的操作系统所需要的启动代码往往是不一样的（例如，Windows 和 Linux），因为这些系统处理程序的方式不同（但也有例外，MS Windows 或 Linux 系统下都能运行 IBM PC 兼容机，这是因为这两个情况使用的硬件相同，所以启动代码相同）。

2）什么是库函数？

库函数（Library function）就是是将函数封装入库，供用户使用的一种方式。方法是把一些常用到的函数编完放到一个文件里，供不同的人进行调用。调用的时候把它所在的文件名用 #include <> 加到里面就可以了（例如，#include <stdio.h>）。

几乎所有的 C 程序都要使用 C 标准库中的函数，例如 printf() 函数和 scanf() 函数。在目标文件中并不包含这些函数的申明和定义，其真正的代码都在 stdio.h 库文件中。当然也有很多标准函数被定义在其他库文件中（如，stdlib.h 中定义了 system() 函数），每个库文件都包含许多函数的目标代码。对于非 C 语言标准库（第三方库）文件，也是类似的。

四、编译器的作用

引自C语言中文网

C语言代码由固定的词汇按照固定的格式组织起来，简单直观，程序员容易识别和理解，但是对于CPU，C语言代码就是天书，根本不认识，CPU只认识几百个二进制形式的指令。这就需要一个工具，将C语言代码转换成CPU能够识别的二进制指令，也就是将代码加工成 .exe 程序；这个工具是一个特殊的软件，叫做编译器（Compiler）。

编译器能够识别代码中的词汇、句子以及各种特定的格式，并将他们转换成计算机能够识别的二进制形式，这个过程称为编译（Compile）。

编译也可以理解为“翻译”，类似于将中文翻译成英文、将英文翻译成象形文字，它是一个复杂的过程，大致包括词法分析、语法分析、语义分析、性能优化、生成可执行文件五个步骤，期间涉及到复杂的算法和硬件架构。对于学计算机或者软件的大学生，“编译原理”是一门专业课程，有兴趣的读者请自行阅读《编译原理》一书，这里我们不再展开讲解。

注意：不了解编译原理并不影响我们学习C语言，我也不建议初学者去钻研编译原理，贪多嚼不烂，不要把自己绕进去。

C语言的编译器有很多种，不同的平台下有不同的编译器，例如：

Windows 下常用的是微软编译器（cl.exr），它被集成在 Visual Studio 或 Visual C++ 中，一般不单独使用；
Linux 下常用的是 GNU 组织开发的 GCC，很多 Linux 发行版都自带 GCC；
Mac 下常用的是 LLVM/Clang，它被集成在 Xcode 中（Xcode 以前集成的是 GCC，后来由于 GCC 的不配合才改为 LLVM/Clang，LLVM/Clang 的性能比 GCC 更加强大）。

你的代码语法正确与否，编译器说了才算，我们学习C语言，从某种意义上说就是学习如何使用编译器，让编译器生成可执行程序（例如 Windows 下的 .exe 程序）。

编译器可以 100% 保证你的代码从语法上讲是正确的，因为哪怕有一点小小的错误，编译也不能通过，编译器会告诉你哪里错了，便于你的更改。