程序编译概述
计算机语言演变：
机器语言——>汇编语言——>高级语言（机器语言或汇编语言的程序依赖于特定的机器）
机器指令0/1序列（目标程序）——>汇编指令——>源代码
由源程序到可运行程序的生成过程：
源代码文件——>汇编文件——>目标文件——>可执行程序
编译器 汇编器 链接器
hello.c——>hello.i——>hello.s——>hello.o——>hello.out/hello.exe
（gcc命令是后台程序的包装 编译驱动程序，会根据不同的参数要求去调用预编译程序、汇编器as、链接器Id）
1.预编译
预编译器cpp处理源文件的符号、宏扩展、#include扩展和其他预处理器指令，删除注释等，预编译不会生成文件，需要重定向，得到的仅是真正的源代码
2.编译
把预处理完的文件进行一系列词法分析、语法分析、语义分析及优化后生成汇编文件
3.汇编
汇编器as将汇编代码转变为机器可执行的机器指令，每条汇编指令对应一条机器指令，并将结果保存在二进制目标文件.o中
4.链接
将目标文件和多个二进制库文件链接成一个可执行程序
最常见的库是运行时库（Runtime Library），支持程序运行的基本函数的集合。库是一组目标文件的包，一些最常用的代码编译成目标文件后打包存放。
函数库一般分为静态库和动态库：（1）静态库.lib/.a，是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时就不再需要库文件；（2）动态库.dll/.so，在程序执行时由运行时链接文件加载库，这样节省系统开销。
编译包括以下几个阶段：
词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成
1.词法分析
词法分析器逐个字符对源程序进行扫描，将源代码的字符序列分割成一系列的记号token，一般分为：关键字、标识符、常数、运算符和界符。
LEX可根据用户描述的词法规则自动生成词法分析器
2.语法分析
编译的核心部分，对token采用上下文无关语法分析方法，检查token是否符合源语言的语法规则，生成抽象语法树（Abstract Syntax Tree）。
AST是以表达式为节点的树
YACC可根据用户描述的语法规则自动生成语法分析器
3.语义分析
判断语句是否真正有意义，如两个指针做乘法，编译器只能分析静态语义
（1）静态语义：编译期可确定的语义，eg声明和类型的匹配，类型的转换
（2）动态语义：只有在运行期才能确定的语义，eg将0作为除数
4.中间代码生成
将语法树转换成中间代码，不用的编译器有不同的形式，如三地址码和P-代码
5.代码优化
6.目标代码生成
将中间代码转换成目标机器代码，依赖目标机器
中间代码使得编译器结构可分为三阶段：前端、优化器、后端
- 前端：负责产生机器无关的中间代码，通常只针对一种编程语言或者一族类似的
- 优化器：负责对中间代码进行优化，独立于源语言和目标架构
- 后端（代码生成器）：负责将中间代码转换成目标机器代码
为什么需要链接？汇编器不直接输出可执行文件？
程序由多个模块组成，模块之间需要交互组合形成程序，模块间最常见的通信方式有模块间函数调用和变量访问，这需要知道目标函数和目标变量的地址。如果目标代码中有变量定义在其他模块或调用其他模块的函数，但每个模块都是单独编译，因此编译器会把这些地址搁置，链接时等链接器确定这些地址。因此编译器将源代码编译成未链接的目标文件，由链接器将目标文件链接形成可执行文件。
为什么有预编译过程？
以#inlucde<.h>为例说明。假设a.cpp中定义全局函数a()，而b.cpp需要调用a()，可以在b.cpp中声明函数，编译器在编译时会生成符号表，存放引用其他模块的函数或变量，链接时编译器在其他目标文件中寻找这些符号的定义。若要调用成千上百个函数，在源文件中声明每个函数不现实，因此引入头文件.h，把所有函数声明放在头文件中，当源文件需要时，通过宏命名#include将这些内容合并到源文件中。编译器在编译前，通过预编译将头文件的声明加到源代码中。.h头文件中，只存放变量或函数的声明，本身不参与编译，但其内容在多个.cpp中被编译。
链接主要包括：地址和空间分配、符号决议和重定位（即把一些指令对其他符号地址的引用加以修正）